СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ СКВАЖИН Российский патент 2011 года по МПК C04B33/06 B09B3/00 

Заявляемое изобретение «Способ утилизации отходов бурения скважин» относится к способам переработки и утилизации отходов бурения и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности при обустройстве кустовых площадок скважин и внутрипромысловых дорог.

Известен способ ликвидации земляного амбара - накопителя отходов бурения, по которому снимают плодородный слой почвы, накапливают отходы в земляном амбаре, территорию буровой площадки покрывают слоем гравия, в котловане возводят противофильтрационный глинистый экран, осветленную жидкую фазу отходов равномерно распыляют над буровой площадкой до возврата плодородного слоя почвы, отверждают загущенную фазу отходов и на верхний твердый слой наносят непроницаемый экран, перед засыпкой загущенной фазы грунтом на экран наносят дренажное покрытие (см. Патент на изобретение РФ №2123574, кл. Е21В 21/06, С09К 7/02, 1998).

Недостатком способа является трудность обеспечения герметичности котлована и существующая опасность попадания загрязняющих веществ в окружающую среду (в гидросферу).

Известен способ очистки донных отложений нефтешламовых накопителей (см. патент РФ на изобретение № 2309128, МПК C04F 11/16, опубл. 27.10.2007), включающий биологическую очистку осадка, смешение с отходами, причем осадок непосредственно в накопителе смешивают с известковым материалом в соотношении 3:1, затем полученную смесь дополнительно смешивают с глинистым материалом с остаточной влажностью 20-40%, при этом соотношение осадок: известковый материал: глинистый материал составляет 3:1:1, затем смесь из накопителя направляют на сушку в естественных условиях до 30 - 40% влажности, после частичной осушки смесь подвергают анаэробной биологической обработке в присутствии питательной среды, в качестве которой используют азотно-фосфорные соединения, а в качестве известкового материала используют отходы ТЭЦ: известняк в кусковой форме или шлам химводоочистки, в качестве глинистого материала используют глину или буровой шлам. Недостатком известного способа является - высокая себестоимость.

Данный недостаток обусловлен большими количествами привозного известкового материала и дорогих азотно-фосфорных соединений, используемых в качестве питательной среды при биологической обработке.

Известен также способ утилизации отходов бурения (см. патент на изобретение РФ № 2242493, МПК7 С09К 7/02, С04В 33/00, опубликовано 2004.12.20), включающий перемешивание отходов бурения с суглинком, термическую обработку полученной сырьевой смеси, когда в качестве отходов бурения используют твердую фазу от разделения на жидкую и твердую фазы бурового шлама и отработанного бурового раствора при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанная твердая фаза 30-60, суглинок 40-70, причем термическую обработку осуществляют во вращающейся барабанной печи при температуре не более 1100°С, а перед указанной термической обработкой осуществляют грануляцию сырьевой смеси, при этом жидкую фазу используют повторно для приготовления бурового раствора, для указанной термической обработки используют попутный нефтяной газ, на выходе вращающейся барабанной печи улавливают пылегазовую смесь, из пылегазовой смеси выделяют пыль, последнюю дополнительно вводят в сырьевую смесь.

Недостатком известного способа является высокая себестоимость.

Данный недостаток обусловлен тем, что термическая обработка по известному способу требует соответствующего дорогостоящего оборудования - вращающейся барабанной печи, кроме того, использование твердой фазы от разделения на жидкую и твердую фазы бурового шлама и отработанного бурового раствора требует дополнительного оборудования и дополнительных рабочих ресурсов.

Наиболее близким к заявляемому является выбранный за прототип способ обезвреживания бурового шлама с получением из него строительного материала (см. патент РФ № 2389564, МПК С04В 33/132, опубл. 20.05.10, приоритет 10.06.2009), включающий термообработку бурового шлама - подсушивание, формование из него полуфабриката и его термообработку - скоростной обжиг, причем подсушивание осуществляют при температуре 300-500°С в течение 8-20 минут до формовочной влажности 28-32%, после формования полуфабриката - гранул осуществляют их сушку до влажности 10-15%, а указанный обжиг осуществляют при температуре 950-1200°С в течение 30-50 минут.

Существенным недостатком способа является необходимость поставки энергоносителей для термической обработки материала, высокая себестоимость, необходимость использования специальной техники и дополнительных рабочих ресурсов, которых практически нет в районах бурения скважин (Крайний Север).

Данный недостаток обусловлен тем, что подсушивание при температуре 300-500°С, формование полуфабриката, его последующая сушка до влажности 10-15% и последующий обжиг при температуре 950-1200°С требуют соответствующего дорогостоящего оборудования и помещения, в котором это оборудование должно находиться.

Техническим результатом заявляемого изобретения «Способ утилизации отходов бурения скважин» является снижение себестоимости получения дешевого инертного строительного материала, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду.

Поставленный технический результат достигается тем, что известном способе утилизации отходов бурения скважин, включающем термообработку - скоростной обжиг бурового шлама, согласно изобретению образующийся в результате производства буровых работ буровой шлам, отработанный технологический раствор и сточные буровые воды смешивают с минеральными добавками - местным строительным материалом - суглинком, или песком, или песчано-глинистой фракцией до получения однородной массы, которую наносят на внутреннюю поверхность амбара газофакельной установки ГФУ, в котором в дальнейшем производят технологически предусмотренные газогидродинамические исследования скважины, сопровождающиеся горением отработанного газа газофакельной установки, с помощью энергии пламени газового факела которой производят термический обжиг и спекание упомянутой однородной массы, нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду, после этого полученный инертный композиционный строительный материал с заданной структурой - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывают с внутренней поверхности амбара ГФУ и вывозят готовый инертный композиционный строительный материал на объект строительства, а цикл производства строительного материала возобновляют, причем однородную массу получают путем перемешивания в шламонакопителе или путем перемешивания в смесителе, а в качестве минеральных добавок суглинок, или песок, или песчано-глинистая фракция, применяют местные строительные материалы.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Утилизация производственно-технологических отходов бурения скважин, а именно утилизация выбуренной породы-шлама с отработанным технологическим раствором и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ, и дальнейшее смешение их с минеральными добавками - местным строительным материалом - суглинком, или песком, или песчано-глинистой фракцией позволяет быстро получить дешевый строительный материал и, одновременно, очистить от производственно-технологических отходов бурения скважин окружающую среду, улучшает экологическую обстановку на территориях промысловых регионов. Совокупность дешевых составляющих компонентов: добавок - местного строительного материала - суглинка, или песка, или песчано-глинистой фракции обеспечивает при реализации заявляемого способа получение дешевого инертного строительного материала, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. Дальнейший термический обжиг полученной смеси без использования специального оборудования, а исключительно с использованием энергии газового факела при газогидродинамических исследованиях, что технологически обусловлено технологией испытания скважины, обеспечивает быстрое, дешевое, безотходное производство строительной продукции в виде кусков керамического материала, которые удобно применять, хранить, транспортировать. Следует также учесть, что способ позволяет не только устранить текучесть исходного материала, но и превращать отходы бурения в инертный композиционный материал, связывающий в своей структуре загрязняющие вещества, исключающий их миграцию в окружающую природную среду. Использование в качестве источника физико-химических процессов термического обжига отходов, в качестве которого не применяют специализированных установок как в объекте-прототипе, а используют термическую энергию газового факела при газогидродинамических исследованиях, что технологически обусловлено технологией испытания скважины, в значительной степени снижает себестоимость заявляемого способа, в отличие от объекта-прототипа.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного способа утилизации отходов бурения скважин. По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков заявляемого изобретения «Способ утилизации отходов бурения скважин» не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе утилизации отходов бурения скважин, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение «Способ утилизации отходов бурения скважин» соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа утилизации отходов бурения скважин. Результаты поиска показали, что заявленный способ утилизации отходов бурения скважин не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение «Способ утилизации отходов бурения скважин» соответствует критерию "изобретательский уровень".

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа утилизации отходов бурения скважин совокупности условий в том виде, как заявляемый способ охарактеризован в формуле изобретения, т.е. подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров. Средства, воплощающие заявленный способ утилизации отходов бурения скважин при его осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно, производства строительного материала при утилизации отходов бурения, следовательно, заявленное изобретение «Способ утилизации отходов бурения скважин» соответствует условию "промышленная применимость".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения «Способ утилизации отходов бурения скважин», может быть многократно использована в технологически нетрудоемком производстве строительных материалов с получением технического результата, заключающегося в получении дешевого инертного строительного материала, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду, содержащего минеральные и органические компоненты, которые удобно применять, хранить, а также возможно транспортировать на различные расстояния.

Сущность заявляемого изобретения «Способ утилизации отходов бурения скважин» поясняется примером конкретного выполнения.

ПРИМЕР 1. Способ утилизации отходов бурения скважин основан на утилизации всех отходов бурения скважин. Производственно-технологические отходы, в частности выбуренную породу (буровой шлам), отработанные технологические растворы и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме без разделения на составные части. Выбуренной породой (буровым шламом), отработанными технологическими растворами и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ, заполняли шламонакопитель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местный строительный материал, в частности песок, и все перемешивали непосредственно в шламонакопителе до получения однородной массы. Однородность полученной массы определяли визуально. Полученную однородную массу извлекали из шламонакопителя, перемещали в амбар ГФУ, наносили на внутреннюю поверхность амбара ГФУ и далее производили газогидродинамические исследования скважины, сопровождающиеся горением газового факела, в пламени которого осуществляли термический обжиг и спекание нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ упомянутой однородной массы в виде смеси отходов бурения с минеральными добавками, до получения готового инертного и прочного строительного материала, в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. Таким образом, в результате этого спекания происходило формирование прочностной структуры с получением готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики. Затем полученный инертный композиционный строительный материал - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывали с внутренней поверхности амбара ГФУ и полученные керамические куски инертного прочного строительного материала вывозили непосредственно к местам сооружения кустовых площадок или строительства дорог и т.д. Таким образом, получали дешевый строительный материал и, одновременно, утилизировали производственно-технологические отходы бурения скважин, сохраняя окружающую среду и улучшая экологическую обстановку на территориях промысловых регионов.

ПРИМЕР 2. Способ утилизации отходов бурения скважин основан на утилизации всех отходов бурения скважин. Производственно-технологические отходы, в частности выбуренную породу (буровой шлам), отработанные технологические растворы и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме без разделения на составные части. Выбуренной породой (буровым шламом), отработанными технологическими растворами и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ, заполняли шламонакопитель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местный строительный материал, в частности суглинок, и все перемешивали непосредственно в шламонакопителе до получения однородной массы. Однородность полученной массы определяли визуально. Полученную однородную массу извлекали из шламонакопителя, перемещали в амбар ГФУ, наносили на внутреннюю поверхность амбара ГФУ и далее производили газогидродинамические исследования скважины, сопровождающиеся горением газового факела, в пламени которого осуществляли термический обжиг и спекание нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ упомянутой однородной массы в виде смеси отходов бурения с минеральными добавками, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. Таким образом, в результате этого спекания происходило формирование прочностной структуры с получением готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики. Затем полученный инертный композиционный строительный материал - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывали с внутренней поверхности амбара и полученные керамические куски инертного прочного строительного материала вывозили непосредственно к местам сооружения кустовых площадок или строительства дорог и т.д.

ПРИМЕР 3. Способ утилизации отходов бурения скважин основан на утилизации всех отходов бурения скважин. Производственно-технологические отходы, в частности выбуренную породу (буровой шлам), отработанные технологические растворы и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме без разделения на составные части. Выбуренной породой (буровым шламом), отработанными технологическими растворами и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ, заполняли шламонакопитель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местный строительный материал, в частности песчано-глинистую фракцию, и все перемешивали непосредственно в шламонакопителе до получения однородной массы. Однородность полученной массы определяли визуально. Полученную однородную массу извлекали из шламонакопителя, перемещали в амбар ГФУ, наносили на внутреннюю поверхность амбара ГФУ и далее производили газогидродинамические исследования скважины, которые сопровождали горением газового факела, в пламени которого осуществляли термический обжиг и спекание нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ упомянутой однородной массы в виде смеси отходов бурения с минеральными добавками, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. Таким образом, в результате этого спекания происходило формирование прочностной структуры с получением готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики. Затем полученный инертный композиционный строительный материал - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывали с внутренней поверхности амбара ГФУ и полученные керамические куски инертного прочного строительного материала вывозили непосредственно к местам сооружения кустовых площадок или строительства дорог и т.д.

ПРИМЕР 4. Способ утилизации отходов бурения скважин основан на утилизации всех отходов бурения скважин. Производственно-технологические отходы, в частности выбуренную породу (буровой шлам), отработанные технологические растворы и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме без разделения на составные части. Выбуренной породой (буровым шламом), отработанными технологическими растворами и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ, заполняли смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местный строительный материал, в частности песок, и все перемешивали в смесителе в течение 8 минут до получения однородной массы. Однородность полученной массы определяли визуально. Полученную однородную массу перемещали из смесителя в амбар ГФУ, наносили на внутреннюю поверхность амбара ГФУ и далее производили газогидродинамические исследования скважины, сопровождающиеся горением газового факела, в пламени которого осуществляли термический обжиг и спекание нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ упомянутой однородной массы в виде смеси отходов бурения с минеральными добавками, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. Таким образом, в результате этого спекания происходило формирование прочностной структуры с получением готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики. Затем полученный инертный композиционный строительный материал - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики - скалывали с внутренней поверхности амбара ГФУ, полученные керамические куски инертного прочного строительного материала вывозили непосредственно к местам сооружения кустовых площадок или строительства дорог и т.д.

ПРИМЕР 5. Способ утилизации отходов бурения скважин основан на утилизации всех отходов бурения скважин. Производственно-технологические отходы, в частности выбуренную породу (буровой шлам), отработанные технологические растворы и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме без разделения на составные части. Выбуренной породой (буровым шламом), отработанными технологическими растворами и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ, заполняли смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местный строительный материал, в частности песчано-глинистую фракцию, и все перемешивали в смесителе в течение 10 минут до получения однородной массы. Однородность полученной массы определяли визуально. Полученную однородную массу перемещали из смесителя в амбар ГФУ наносили на внутреннюю поверхность амбара ГФУ, и далее производили газогидродинамические исследования скважины, сопровождающиеся горением газового факела, в пламени которого осуществляли термический обжиг и спекание нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ упомянутой однородной массы в виде смеси отходов бурения с минеральными добавками, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. Таким образом, в результате этого спекания происходило формирование прочностной структуры с получением готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики. Затем полученный инертный композиционный строительный материал - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывали с внутренней поверхности амбара ГФУ и полученные керамические куски инертного прочного строительного материала вывозили непосредственно к местам сооружения кустовых площадок или строительства дорог и т.д.

ПРИМЕР 6. Способ утилизации отходов бурения скважин основан на утилизации всех отходов бурения скважин. Производственно-технологические отходы, в частности выбуренную породу (буровой шлам), отработанные технологические растворы и сточные буровые воды, образующиеся в результате производства буровых работ, утилизировали в полном объеме без разделения на составные части. Выбуренной породой (буровым шламом), отработанными технологическими растворами и сточными буровыми водами, образующимися в результате производства буровых работ, заполняли смеситель, в который также засыпали минеральные добавки, в качестве которых применяли местный строительный материал, в частности суглинок, и все перемешивали в смесителе в течение 10 минут до получения однородной массы. Однородность полученной массы определяли визуально. Полученную однородную массу перемещали из смесителя в амбар ГФУ, наносили на внутреннюю поверхность амбара ГФУ и далее производили газогидродинамические исследования скважины, сопровождающиеся горением газового факела, в пламени которого осуществляли термический обжиг и спекание нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ упомянутой однородной массы в виде смеси отходов бурения с минеральными добавками, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. Таким образом, в результате этого спекания происходило формирование прочностной структуры с получением готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики. Затем полученный инертный композиционный строительный материал - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывали с внутренней поверхности амбара ГФУ и полученные керамические куски инертного прочного строительного материала вывозили на объекты строительства, т.е. непосредственно к местам сооружения кустовых площадок или строительства дорог и т.д.

Использование предложенного изобретения «Способ утилизации отходов бурения скважин» позволяет получить дешевый инертный строительный материал, сбалансированный по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду, содержащий дешевые минеральные компоненты, которые удобно применять при строительстве дорог и обустройстве кустовых площадок, хранить, а также транспортировать на различные расстояния.

Изобретение относится к переработке и утилизации отходов бурения и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности при обустройстве кустовых площадок скважин и внутрипромысловых дорог. Обеспечивает снижение себестоимости в получении строительного материала и утилизации отходов бурения скважин. Сущность изобретения: способ включает термообработку - скоростной обжиг бурового шлама. Согласно изобретению образующийся в результате производства буровых работ буровой шлам, отработанный технологический раствор и сточные буровые воды смешивают с минеральными добавками - суглинком и/или песком или песчано-глинистой фракцией до получения однородной массы, которую наносят на внутреннюю поверхность амбара газофакельной установки - ГФУ. В амбаре ГФУ в дальнейшем сжигают отработанный газ, технологически предусмотренный газогидродинамическими исследованиями. В пламени ГФУ производят термический обжиг и спекание упомянутой однородной массы, нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду. После этого полученный строительный материал с заданной структурой - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывают с внутренней поверхности амбара ГФУ и вывозят для использования при обустройстве кустовых площадок скважин и строительстве внутрипромысловых дорог. При этом цикл производства строительного материала производят повторно. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ утилизации отходов бурения скважин, включающий термообработку - скоростной обжиг бурового шлама, отличающийся тем, что образующийся в результате производства буровых работ буровой шлам, отработанный технологический раствор и сточные буровые воды смешивают с минеральными добавками - суглинком, и/или песком, или песчано-глинистой фракцией до получения однородной массы, которую наносят на внутреннюю поверхность амбара газофакельной установки ГФУ, в котором в дальнейшем сжигают отработанный газ, технологически предусмотренный газогидродинамическими исследованиями, в пламени ГФУ производят термический обжиг и спекание упомянутой однородной массы, нанесенной на внутреннюю поверхность амбара ГФУ, до получения готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, сбалансированного по составу из отходов, загрязняющих окружающую среду, после этого полученный строительный материал с заданной структурой - обожженную спекшуюся однородную массу в виде керамики скалывают с внутренней поверхности амбара ГФУ и вывозят для использования при обустройстве кустовых площадок скважин и строительства внутрипромысловых дорог, а цикл производства строительного материала производят повторно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что однородную массу получают путем перемешивания в шламонакопителе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что однородную массу получают путем перемешивания в смесителе.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральных добавок - суглинка, и/или песка, или песчано-глинистой фракции применяют местные строительные материалы.