СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ШЛАМОВ БУРЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК B09C1/02 B09C1/08 E21B21/06 

Изобретение относится к области защиты окружающей среды, а именно к рекультивации шлама бурения.

Известен (рекламный проспект «Предложение компании ЭПКО по поставке технологических систем восстановления окружающей среды», цитируется по www.epcoequipment.com) способ по промывке почвы (грунта, песка, шлама бурения), включающий просеивание почвы от крупных механических включений на вибросите, струйную промывку крупных частиц и песка моющей жидкостью с одновременным отделением мелкозернистого шлама на наклонном винтовом конвейере при перемещении материала, трехстадийную промывку мелкозернистого шлама в емкости при перемешивании, скомбинированную с сепарацией жидкости и твердой фазы, возврат моющей жидкости после третьей стадии промывки мелкозернистого шлама на первую стадию промывки и периодический отвод нефтяной эмульсии из емкости промывки.

Известен также (RU, патент 2244685, опубл. 20.01.2005) способ очистки нефтезагрязненных почв, грунтов и шламов бурения, в котором отмывку почвы (грунта, песка, шламов) осуществляют моющей жидкостью (3,0% водный раствор моющего средства с температурой 20-80°C, образующий неустойчивую эмульсию с углеводородными загрязнениями), регенерацию жидкости путем фазового разделения с отделением органической фазы и возвратом водной фазы в цикл очистки. При этом перед отмывкой грунт (почву, шлам) разделяют на плавающую массу и осаждаемый грунт (почву, шлам), а затем только осуществляют отмывку каждой отделенной фракции. Процесс включает отмывку плавающей массы посредством струйной обработки на вибросите с одновременным отделением отмываемой массы от загрязняющей моющей жидкости. Отмывку осаждаемой почвы (грунта, песка) проводят в три этапа. На первом этапе отмывку осуществляют при осаждении в потоке моющей жидкости при объемном соотношении осаждаемой почвы (грунта, песка, шлама) и жидкости не менее 1:1. На втором этапе осуществляют струйную отмывку песка на наклонном винтовом конвейере при перемещении материала. На третьем отмывку осуществляют струйной обработкой на вибросите с одновременным отделением отмываемой почвы (грунта, песка) от загрязненной моющей жидкости.

Известные способы являются сложными и недостаточно эффективными, поскольку струйная промывка крупных частиц и песка на винтовом конвейере не обеспечивает в достаточной степени их обезвреживания, а трехстадийная промывка мелкозернистого шлама, скомбинированная с сепарацией жидкости, требует больших объемов промывочной жидкости и усложняет технологический процесс. Кроме того, сложность процесса также задана многоступенчатостью процесса очистки. Применение моющих средств на начальной стадии отмывки требует их большой концентрации. Такая ситуация приводит к образованию большого количества продуктов распада, что обусловливает невозможность отделения нефтепродуктов от продуктов распада. В связи с этим высвобожденные в процессе очистки нефтепродукты теряют свои товарные качества.

В качестве ближайшего аналога разработанного способа можно признать (RU, патент 2381995, опубл. 20.02.2010) способ очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов, включающий перемешивание и отмывку загрязненного материала, а также разделение жидкой фазы на воду и нефтепродукты, причем на первом этапе загрязненный материал предварительно подготавливают, удаляя крупные включения, перемешивая его с подогретой до температуры 20-80°C водой и размельчая включения древесины и растительности, на втором этапе предварительно подготовленный загрязненный материал интенсивно отмывают подогретой до температуры 20-80°C водой в высокоскоростном турбулентном потоке замкнутой гидравлической обвязки при объемном соотношении воды к песку 10:1, а на третьем этапе разделяют жидкую и твердую фазы методом гидроциклонирования и разделяют жидкую фазу на воду и нефтепродукты, после чего возвращают воду в цикл очистки.

Недостатком известного способа применительно к разработанному техническому решению следует признать его неприменимость к рекультивации бурового шлама, не содержащего включений древесины и растительности, а также техническую сложность - использование нагретой воды, высокоскоростного турбулентного потока и т.д.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в обеспечении возможности рекультивации буровых шламов.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в упрощении технологии рекультивации при одновременном повышении ее эффективности.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ рекультивации шламов бурения. Согласно разработанному способу проводят разбавление шлама растворителем-разбавителем с последующим разделением полученной смеси на минеральную и жидкую фазы и их последующую утилизацию, причем утилизацию минеральной фазы выполняют промывкой водным раствором щелочной соли алкилсульфоната и оксида триалкиламина.

Обычно буровой шлам содержит до 60% углеводородов, до 20-30% минеральной составляющей, до 20% воды, а также специальные добавки для стабилизации системы, в основном органической природы.

При утилизации бурового шлама обычно проводят его разделение на жидкую и минеральную составляющие, а затем обе составляющие передают на сжигание, поскольку выделять углеводороды из жидкой составляющей в условиях буровой экономически нецелесообразно. При наличии вблизи буровой действующей промысловой скважины на нефть отделенную жидкую фазу могут объединить с добытой нефтью.

Отделенная минеральная фракция содержит значительное количество углеводородов, которые обычно удаляют из минеральной фазы выжиганием с последующим использованием минеральной составляющей в качестве технического грунта.

Отделение минеральной фракции от жидкой фазы обычно проводят гравитационным путем - на грохотах, ситах и т.д.

Разбавление шлама растворителем (газовый конденсат, лигроин, керосин и т.д.) проводят для облегчения процесса разделения жидкой и минеральной фаз.

Жидкую фазу после отделения ее от минеральной фазы могут смешать с добываемым жидким углеводородом, могут и передать на сжигание.

Как уже отмечалось ранее, минеральная фаза после разделения содержит значительное количество адсорбированных углеводородов, препятствующее непосредственному использованию минеральной фазы. Удаление адсорбированных углеводородов предложено осуществлять путем промывки минеральной фазы водным раствором щелочной соли алкилсульфоната и оксида триалкиламина. В предпочтительном варианте реализации промывку проводят троекратно.

Промывка может быть осуществлена как путем подачи промывочной жидкости на тонкий слой минеральной фазы, который может быть размещен на перфорированном основании с последующим сбором промывочной жидкости из-под основания или на сплошном основании, установленном наклонно, с последующим сбором промывочной жидкости с основания.

Промывка также может быть осуществлена путем подачи промывочной жидкости под напором снизу через перфорированное основание.

Промывочную жидкость можно использовать для обработки минеральной фазы неоднократно до насыщения ее углеводородами.

Промывочную жидкость, насыщенную углеводородами, утилизируют аналогично утилизации жидкой фазы.

Для промывки предпочтительно используют водный раствор децилсульфоната натрия и оксид диметилалкиламина, содержащий от 0.1% до 10% децилсульфоната натрия и от 0.1% до 10% оксида диметилалкиламина, где алкильный радикал представляет собой смесь прямоцепочечных алкильных остатков С₁₀Н₂₁-С₁₈Н₃₇ или смесь прямоцепочечных алкильных остатков С₁₂Н₂₅-С₁₄Н₂₉, при соотношении шлам:раствор от 4:1 до 1:1.

Были проведены эксперименты по определению оптимального состава промывочной жидкости с определением остаточного содержания углеводородов на минеральной компоненте шламов после трехкратной промывки исходного шлама в зависимости от состава промывочной жидкости. Их результаты приведены в табл. 1.

Из данных табл. 1 с очевидностью следует, что оптимальный состав промывочной жидкости содержит от 0.1% до 10% децилсульфоната натрия и от 0.1% до 10% оксида диметилалкиламина. Превышение указанных количеств экономически не обосновано.

Аналогично было определено оптимальное количество промывок (табл. 2).

При реализации разработанного состава эффективность рекультивации повышается минимум на 9% при очевидном упрощении технологии.

Изобретение относится к способам рекультивации шламов бурения. Осуществляют разбавление шлама растворителем-разбавителем с последующим разделением полученной смеси на минеральную и жидкую фазы и их последующую утилизацию. Утилизацию минеральной фазы выполняют промывкой водным раствором щелочной соли алкилсульфоната и оксида триалкиламина. Щелочная соль алкилсульфоната представляет собой децилсульфонат натрия, оксид триалкиламина - оксид диметилалкиламина. Водный раствор содержит от 0,1% до 10% децилсульфоната натрия и от 0,1% до 10% оксида диметилалкиламина. Алкильный радикал представляет собой смесь прямоцепочечных алкильных остатков C₁₀H₂₁-C₁₈H₃₇ или смесь прямоцепочечных алкильных остатков C₁₂H₂₅-C₁₄H₂₉. Промывку осуществляют три раза при соотношении шлам:раствор от 4:1 до 1:1. Обеспечивается упрощение технологии рекультивации при одновременном повышении ее эффективности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ рекультивации шламов бурения, отличающийся тем, что проводят разбавление шлама растворителем-разбавителем с последующим разделением полученной смеси на минеральную и жидкую фазы и их последующую утилизацию, причем утилизацию минеральной фазы выполняют промывкой водным раствором щелочной соли алкилсульфоната и оксида триалкиламина.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промывку водным раствором осуществляют три раза.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют водный раствор децилсульфоната натрия и оксид диметилалкиламина, содержащий от 0,1% до 10% децилсульфоната натрия и от 0,1% до 10% оксида диметилалкиламина, где алкильный радикал представляет собой смесь прямоцепочечных алкильных остатков C₁₀H₂₁-C₁₈H₃₇ или смесь прямоцепочечных алкильных остатков C₁₂H₂₅-C₁₄H₂₉, при соотношении шлам:раствор от 4:1 до 1:1.