КОМПОЗИЦИОННЫЙ МЕЛИОРАТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2014 года по МПК C09K17/40 C09K17/06 C09K17/10 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области охраны окружающей среды при разработке нефтяных и газовых месторождений, и предназначается для биологической рекультивации минерализованных и загрязненных земель.

Известный Композиционный материал выполнен из композиции, включающей буровой отход, песок, цемент, негашеную известь, торф, фосфоросодержащее минеральное удобрение (Патент РФ №2408626, C08L 61/00, С04В 28/04,16/08, 18/04, Е01С 3/04, опубл. 10.01.2011 г.).

Недостатком указанного Композиционного материала является то, что сохраняется возможность миграции углеводородов в окружающую среду.

Наиболее близкой является композиция для рекультивации карьеров и нарушенных земель, в состав которой входят буровой шлам, торф, песок, известь негашеная и добавки (Патент РФ №2293103, С09К 17/00, А01В 79/02, опубл. 10.02.2007 г., прототип).

Недостатком указанной композиции для рекультивации карьеров и нарушенных земель является то, что для отходов, содержащих нефть и нефтепродукты, используют, в том числе сорбент и два бакпрепарата, и внесение негашеной извести, обладающей высокой гигроскопичностью, при ее гашении резко снизит титр (количество) живых микробных клеток, являющихся основой препаратов «Сойлекс» и «Деградойлас», тем самым практически нейтрализуя способность данной композиции утилизировать углеводороды. Более того, бактериальные препараты рассчитаны, в первую очередь, на положительные температуры и высокую влажность субстрата. Использование сорбента «Униполимер», негашеной извести, торфа и песка значительно снизит процент влаги в готовой смеси, что опять же вызовет резкое снижение эффективности углеводородокисляющих бакпрепаратов.

Предлагаемый Композиционный мелиоративный материал позволяет исключить указанные выше недостатки, повысить эффективность рекультивации нарушенных земель с попутной безопасной переработкой вредных отходов бурения, при этом предусматривает переработку отходов бурения, в том числе и содержащих нефть, нефтепродукты, и в искусственный почвогрунт, посредством которого осуществляют рекультивацию, например, сухоройных карьеров и нарушенных земель, с восстановлением рельефа и плодородия почвы, ликвидирование карьеров и восстановление плодородного слоя почвы, кроме того способствует утилизации отходов бурения, а также промышленных отходов, и улучшению экологической обстановки районов нефтегазодобычи, сокращению использования гидронамывного и сухоройного песка, тем самым снизив негативное техногенное воздействие на ландшафты при освоении месторождений углеводородного сырья, для этого Композиционный мелиоративный материал включает буровой отход, портландцемент в количестве от 5 до 10% от объема бурового отхода, углерод технический в количестве от 0,5 до 1% от объема бурового отхода, известь негашеную в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода, торф в количестве от 20 до 40% от объема бурового отхода, песок в количестве от 10 до 30% от объема бурового отхода, фосфоросодержащее минеральное удобрение в количестве от 20 до 30 кг на 1 т получаемого композиционного мелиоративного материала. Фосфоросодержащее минеральное удобрение представляет собой, например, двойной диаммофосфат, нитроаммофоску, аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, аммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, при этом дополнительно содержит буровой раствор отработанный или неиспользованный на углеводородной основе с содержанием углеводородов или раствор на углеводородной основе в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода.

Буровые отходы включают в себя буровые шламы, буровые сточные воды и т.п.

Буровые шламы в большинстве своем содержат нефть и нефтепродукты от 3 до 7%, твердую фазу 40-65% и воду.

Буровые отходы с размером частиц до 500 мкм и плотностью от 1,3 до 1,6 т/м3.

Используют буровые растворы на углеводородной основе отработанные или неиспользованные с содержанием углеводородов в количестве от 3 до 5%.

Портландцемент, например, портландцемент М400, выпускается промышленностью по ГОСТ 4.204-79, который позволяет использовать его в интервале температур от -30°C до+40°C и приводит к загустению смеси, связыванию компонентов буровых отходов.

Углерод технический (сажа) используют в качестве сорбента и представляет собой промышленные отходы, которые в данном техническом решении утилизируют, кроме того, сажа обладает сорбирующими свойствами, аналогичными сорбирующим свойствам угля активированного.

Известь (негашеная) по ГОСТ 4.204-79 выпускается промышленностью и представляет собой порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. Известь (негашеная) способствует образованию хелатных соединений, которые способствуют образованию внутрикомплексных соединений органических веществ (нефтяная органика и фульво- и гуминофые кислоты, содержащиеся в торфе) с металлами, являющимися и стимуляторами роста не только для высших растений, но и для естественной угледородокисляющей микрофлоры торфа (в составе торфяников Западной Сибири содержится до 10 млн. живых клеток углеродородокисляющих микроорганизмов на 1 г торфа, что сравнимо с титром вносимых бактериальных препаратов).

При внесении в заданном количестве извести происходит повышение щелочности смеси, что способствует раскислению торфяного компонента, тем самым повышая эффективность биологического этапа рекультивации.

Торф имеет кислотную характеристику показателя рН согласно, например, ТУ0391-001-02069355-2004, а буровые отходы имеют щелочную среду. Таким образом, торф нейтрализует щелочную среду буровых отходов.

Кроме того, торф содержит углеводородокисляющие микроорганизмы, повышающие эффективность биологической утилизации нефтяных углеводородов, которые способствуют разложению углеводородов нефти и связыванию тяжелых металлов в малоподвижные соединения, например хилатные.

Песок используют в качестве минерального наполнителя смеси с размером частиц от 2,7 мм до 3,1 мм.

Использование песка позволяет повысить рыхлость смеси, избежать чрезмерного отверждения смеси в сплошной монолит и придать смеси гранулированно-пастообразное состояние.

Фосфоросодержащее минеральное удобрение обеспечивает баланс питательных элементов в композиционном мелиоративном материале и представляет собой, например, нитроаммофоску, аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, аммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%.

Нитроаммофоска выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 19691-84.

Двойной диаммофосфат выпускается промышленностью, например, по ГОСТ.

Диаммофос удобрительный выпускается промышленностью, например, по ТУ 113-08-468-90 и ТУ 113-08-556-93. Аммофос выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 18918-85.

Калий хлористый выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 4568-95, сульфат калия - K₂SO₄ выпускается промышленностью, например, по ГОСТ 4145-74.

Использование в предлагаемом композиционном мелиоративном материале торфа и углерода технического в заданных количествах позволяет рекультивировать, например, нефтезагрязненные земли, карьеры и выемки, и использовать композиционный мелиоративный материал в качестве почвогрунта для выращивания в нем растительности и в этом случае, при этом торф и углерод технический сорбируют подвижные загрязнения в буровом отходе, такие как нефтепродукты, тяжелые металлы, соли, препятствуя тем самым их миграции в почву, и за счет этого улучшается вязкость и качество получаемого материала.

Композиционный мелиоративный материал готовят следующим образом.

Буровые отходы берут в расчетном количестве и засыпают в емкость, после этого засыпают в емкость углерод технический в количестве от 0,5 до 1% от объема бурового отхода, негашеную известь в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода и все перемешивают смесителем в течение 5-15 минут.

Гашение извести осуществляют водой, находящейся в буровом отходе в достаточном количестве и до внесения торфа, что позволяет сохранить живой аборигенную углеводородокисляющую микрофлору торфа.

Затем засыпают торф в количестве от 20 до 40% от объема бурового отхода, портландцемент в количестве от 5 до 10% и песок в количестве от 10 до 30% от объема бурового отхода, все ингредиенты перемешивают смешивающим устройством в течение 5-15 минут.

В полученную смесь засыпают фосфоросодержащее минеральное удобрение в количестве от 20 до 30 кг на 1 т полученной смеси, например, нитроаммофоску, аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, аммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, диаммофос с хлористым калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, и все это перемешивают смешивающим устройством в течение 5-15 минут.

В полученную смесь дополнительно вводят буровой раствор отработанный или неиспользованный на углеводородной основе с содержанием углеводородов в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят, например, на автотранспорте в выработанный песчаный карьер, и размещают, например, с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м.

В тот же день производят посадку районированных саженцев или сеянцев древесных пород древесных растений.

Процессы перемешивания осуществляют известными средствами, например, с помощью различных смесительных установок, например с помощью экскаватора, за счет движения ковша в продольном или поперечном направлениях.

Перемешивание осуществляют до получения гомогенной густой массы. При этом тщательно размалывают сгустки и куски бурового отхода.

Продолжительность процесса перемешивания одного замеса составляет 5-15 минут.

Укладку Композиционного мелиоративного материала на объекты осуществляют известной дорожно-строительной техникой, землеройно-транспортными машинами-экскаваторами, автосамосвалами, фрезами, погрузчиками, бульдозерами, автогрейдерами, катками.

Как показали эксперименты, проведенные в ходе выполнения работ на Еты-Пуровском месторождении нефти, полученный Композиционный мелиоративный материал позволил осуществить рекультивацию загрязненных нефтью земель.

Предложенный Композиционный мелиоративный материал иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В емкость засыпают буровой отход в количестве 600 кг, содержащий нефть и нефтепродукты 7%,, твердую фазу 65% и воду, углерод технический в количестве 6 кг (1% от объема бурового отхода), негашеную известь в количестве 30 кг (5% от объема бурового отхода), и все перемешивают смесителем в течение 10 минут.

После этого в емкость добавляют торф в количестве 240 кг (40% от объема бурового отхода), портландцемент М400 в количестве 60 кг (10% от объема бурового отхода) и песок в количестве 180 кг (30% от объема бурового отхода), все ингредиенты перемешивают смешивающим устройством в течение 15 минут.

В полученную смесь добавляют нитроаммофоску в количестве 30 кг на 1 т полученной смеси, все это перемешивают смешивающим устройством в течение 10 минут, и дополнительно вводят буровой раствор неиспользованный на углеводородной основе в количестве от 3 до 5%. Смешивающим устройством в течение 15 минут тщательно перемешивают.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят на автомиксере в выработанный песчаный карьер и размещают с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м. В тот же день вручную производят посадку районированных саженцев лиственницы на загрязненных грунтах, прошедших рекультивацию.

Через месяц; приживаемость саженцев составила 83%.

Пример 2.

В емкость засыпают буровой отход в количестве 600 кг, содержащим нефть и нефтепродукты 5%,, твердую фазу 50% и воду, углерод технический в количестве 3 кг (0,5% от объема бурового отхода) и негашеную известь в количестве 18 кг (3% от объема бурового отхода) и перемешивают смешивающим устройством в течение 5 минут.

После смешивания в емкость добавляют торф в количестве 120 кг (20% от объема бурового отхода), песок в количестве 60 кг (10% от объема бурового отхода) и портландцемент М400 в количестве 30 кг (5% от объема бурового отхода), все это перемешивают смешивающим устройством в течение 7 минут.

В полученный материал добавляют аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, в количестве 20 кг на 1 т полученной смеси, все это перемешивают смешивающим устройством в течение 10 минут.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят на автомиксере в выработанный песчаный карьер и размещают с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м.

В тот же день вручную производят посадку районированных саженцев ели на загрязненных грунтах, прошедших рекультивацию. Через месяц приживаемость саженцев составила 76%.

Пример 3.

В емкость засыпают буровой отход в количестве 600 кг, содержащий нефть и нефтепродукты 3%, твердую фазу 60% и воду, сажу в количестве 4,5 кг (0,75% от объема бурового отхода), негашеную известь в количестве 24 кг (4% от объема бурового отхода) и перемешивают смешивающим устройством в течение 5 минут.

После смешивания в емкость добавляют торф в количестве 45 кг (7,5% от объема бурового отхода), песок в количестве 120 кг (20% от объема бурового отхода) и портландцемент М400 в количестве 90 кг (15% от, объема бурового отхода), все это перемешивают смешивающим устройством в течение 7 минут.

Затем вводят диаммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 масс.%:30 масс.%, в количестве 25 кг на 1 т полученной смеси, и все это перемешивают смешивающим устройством в течение 10 минут.

Полученный Композиционный мелиоративный материал вывозят на автомиксере в выработанный песчаный карьер и размещают с помощью автомиксера в заранее подготовленные двухотвальным плугом борозды шириной 0,3 м и глубиной 0,3 м. В тот же день вручную производят посадку районированных саженцев березы на загрязненных грунтах, прошедших рекультивацию. Через месяц приживаемость саженцев составила 89%.

При использовании Композиционного мелиоративного материала, полученного в результате утилизации буровых отходов, отсутствовала миграция загрязняющих веществ из него в песчаную залеж дна и откос карьера, а агротехнические и фитомелиоративные мероприятия позволили рекультивировать нарушенные участки земель, восстановить плодородие и использовать земли по лесохозяйственному назначению.

Применение Композиционного мелиоративного материала позволило эффективно осуществить рекультивацию сухоройных карьеров и нарушенных земель, с восстановлением рельефа и плодородия почвы, а также улучшить экологическую обстановку районов нефтегазодобычи, сократить использование гидронамывного и сухоройного песка, тем самым снизив негативное техногенное воздействие на ландшафты при освоении месторождений углеводородного сырья.

Изобретение относится к области мелиорации земель в районах нефтегазодобычи, в частности к композиционному мелиоративному материалу. Композиционный материал включает буровой отход, портландцемент в количестве от 5 до 10% от объема бурового отхода, углерод технический от 0,5 до 1% от объема бурового отхода, известь негашеную от 3 до 5% от объема бурового отхода, торф от 20 до 40% от объема бурового отхода, песок от 10 до 30% от объема бурового отхода, фосфоросодержащее минеральное удобрение от 20 до 30 кг на 1 т композиционного материала. В качестве фосфоросодержащего минерального удобрения композиционный материал может содержать двойной диаммофосфат, нитроаммофоску, аммофос с сульфатом калия или с хлористым калием в соотношении 70:30 мас.%, диаммофос с сульфатом калия или с хлористым калием в соотношении 70:30 мас.%. Композиционный материал дополнительно содержит буровой раствор отработанный или неиспользованный на углеводородной основе с содержанием углеводородов от 3 до 5% от объема бурового отхода. Использование данного композиционного материала обеспечивает эффективную рекультивацию нарушенных земель с одновременной утилизацией вредных отходов бурения, а также улучшение экологической обстановки. 7 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Композиционный мелиоративный материал, включающий буровой отход, углерод технический в количестве от 0,5 до 1% от объема бурового отхода, известь негашеную в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода, торф в количестве от 20 до 40% от объема бурового отхода, песок в количестве от 10 до 30% от объема бурового отхода, портландцемент в количестве от 5 до 10% от объема бурового отхода и фосфоросодержащее минеральное удобрение в количестве от 20 до 30 кг на 1 т получаемого композиционного мелиоративного материала, при этом гашение извести осуществляют буровым отходом.

2. Композиционный мелиоративный материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит буровой раствор отработанный или неиспользованный на углеводородной основе с содержанием углеводородов в количестве от 3 до 5% от объема бурового отхода.

3. Композиционный мелиоративный материал по п.1, отличающийся тем, что буровой отход представляет собой буровой отход, содержащий нефть и нефтепродукты в количестве 3 до 7%.

4. Композиционный мелиоративный материал по п.1, отличающийся тем, что фосфоросодержащее минеральное удобрение представляет собой нитроаммофоску или двойной диаммофосфат.

5. Композиционный мелиоративный материал по п.1, отличающийся тем, что фосфоросодержащее минеральное удобрение представляет собой аммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 мас.%: 30 мас.%.

6. Композиционный мелиоративный материал по п.1, отличающийся тем, что фосфоросодержащее минеральное удобрение представляет собой аммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 мас.%: 30 мас.%.

7. Композиционный мелиоративный материал по п.1, отличающийся тем, что фосфоросодержащее минеральное удобрение представляет собой диаммофос с сульфатом калия, взятые в соотношении 70 мас.%:30 мас.%.

8. Композиционный мелиоративный материал по п.1, отличающийся тем, что фосфоросодержащее минеральное удобрение представляет собой диаммофос с хлористым калием, взятые в соотношении 70 мас.%:30 мас.%.