СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННОГО ОЧИЩЕННОГО ПРОППАНТА В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА Российский патент 2020 года по МПК B09C1/10 C12N1/20 B09B3/00 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам ликвидации нефтяных загрязнений на поверхности земли с помощью использования развития микроорганизмов, а также может найти применение при утилизации очищенного проппанта в устройстве оснований укрепления автомобильных дорог и откосов в условиях заболоченной местности для подъездных путей по складированию отработанного и очищенного проппанта.

Нефтяная промышленность является одним из основных загрязнителей природной среды. Естественные процессы самоочищения и восстановления почв, загрязненных нефтью, например, при авариях на нефтепроводах, протекают медленно, особенно в условиях заболоченной местности, где находится большинство нефтепроводов.

Значительному ускорению разложения нефти способствует внесение в почву при развитии нефтеразрушающих микроорганизмов.

Вместе с тем, при добыче нефти из скважин известно, что образуется большой выход отходов в виде нефтезагрязняющего проппанта, который после складирования и очистки на существующем оборудовании, включающий отмывку проппанта в моющем растворе с использованием поверхностно-активных веществ при вращательном перемешивании до полного очищения от нефтепродуктов, сушку при высокой температуре (100-300°С), гранулы проппанта, затем складируются, образуя большие насыпи.

Отработанный и очищенный проппант представляет, таким образом, собой многотонный отход 3 класса опасности, вывозимый в специальные амбары, где хранится годами, загрязняя окружающую среду, а затем его доводят до заданного очищения, и он вновь хранится теперь уже на открытых площадках также годами.

Дорожной сети на болотистой местности в условиях большого количества при складировании отработанного и очищенного проппанта с учетом и других добавок (например, в составе доли жидкого стекла приводящего к повышению значений коэффициентов водостойкости и морозостойкости при определенных соотношений всех элементов).

Известен способ очистки от нефтяных загрязнений, заключающийся в обработке нефтезагрязненной местности смесью нефтеразрушающих микроорганизмов в минеральной подкормки путем опрыскивания, либо разбрасывания на специальных установок (Е.В. Сидорова и др. Охрана почв на объектах газовой промышленности. М. ИРЦ Газпром, 1994, с. 24), что не эффективно для участков, расположенных в труднодоступной для техники в летний период местности, либо путем распыления с воздуха (Авторское свидетельство SU №1428809, Е02В 15/04, C02F 3/34 от 07.10.1988), что требует применения дорогостоящей техники.

Наиболее близким является способ очистки почвы от нефтяных загрязнений, предусматривающий обработку почвы смесью нефтеразрушающих микроорганизмов, минеральных солей, адсорбента с помощью разбрасывателя (Патент RU №2238807, В09С 1/00 от 27.10.2004).

Однако, согласно этому способу, невозможно произвести такую обработку на труднодоступных для техники в летний период нефтезагрязненных участках, к тому же требуется применение специальной техники.

Именно в этой смеси в обработке почвы от нефтяных загрязнений должны сохраняться удобрения, чем нижележащие слои, когда смесь нефтеразрушающих микроорганизмов, смешанные удобрения животноводства, в том числе применение удерживающих гранул суперабсорбента в смеси с проппантом, дает возможность применения экологически чистых компонентов, которые остаются в почве в расчетном слое, при этом внесение происходит в замораживаемом виде и при заглублении с внесением в почву, например Сибири, где холодный период значительно удлинен.

Задача, на решение которой направлено изобретение, является эффективность утилизации очищенного проппанта в замороженном виде, что позволяет ликвидировать накопившиеся большие насыпи его после использования (регенируемого) на существующем оборудовании, а значит, улучшить состояние окружающей среды и использовать его по назначению.

Технический результат достигается тем, что способ утилизации отработанного очищенного проппанта в условиях крайнего Севера, содержащий нефтеразрушающие микроорганизмы, азотно-фосфорное удобрение и адсорбент, согласно изобретения, используют очищенный проппант, заливают избыточный жидкий ил свиноводческих стоков биологических очистных сооружений, а перед внесением в почву, покрывают слоем гранул суперабсорбента с водопоглощающей способностью, смесь замораживают, причем гранулы суперабсорбента выступают в роли агрегатора жидкого ила, способного поглощать воду с илом с последующим замораживанием и отвердением смеси в куски проппанта, затем раскалывают куски на подготовленной площадке в виде брикетов, причем брикеты очищенного проппанта по количеству их заполнения илом или замораживания в гранулах суперабсорбента соответствуют количеству смешанного с водой для внесения в почву необходимой для распределения по загрязненному участку и заглубляют в почву, по мере таяния кусков проппанта ил, освобожденный из гранул суперабсорбента и воды используется для роста растений естественно растущих на данном участке.

По варианту выполнения, используют качество смеси с указанном составом при устройстве оснований, укрепления откосов автомобильных дорог в условиях заболоченной местности, влажной тундре, где строят подъездные пути по складированию отработанного и очищенного проппанта.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск патентных и научно-технических источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Для проверки изобретения требованию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники не выявлено влияние предусмотренных существенных признаков заявляемого изобретения на достижение технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

Способ утилизации отработанного и очищенного проппанта в условиях крайнего Севера осуществляется следующим образом.

Готовят среду развития для нефтеразрушающих микроорганизмов - выделяют из животноводческих отходов (свиноводческих отходов) на комплексах - активный жидкий ил, содержащий азотно-фосфорного и другого удобрения. В это удобрение жидкого ила входит достаточное количество воды для разбавления его в заданном отношении суспензии, который получают после прохождения на биологических очистных сооружениях с учетом специфически их происхождения. В качестве агрегатора для накопления жидкого активного ила, используют смешение с ним гранул суперабсорбента, которые вместе с органическими удобрениями смешивают с очищенным проппантом, который получают в соответствии с природоохранными требованиями путем очищения известными методами (например, отмывка на существующем оборудовании с использованием поверхностно-активных веществ, сушка проппанта, при температуре 100-300°С). Таким образом, процесс очищенного проппанта будет. Происходит с внесением жидкого активного ила смешанного с гранулами суперабсорбента, который впитывает в себя и удобрения (активный ил) при постоянном перемешивании с проппантом до полного разбухания гранул суперабсорбента и впитывания ила с водой.

Для приготовления раствора активного жидкого ила с гранулами суперабсорбента применима любая емкость подходящего объема, снабженная перемешивающим устройством, например, цементировочный агрегат ЦА-3 - (бетономешалка не менее 15 оборотов в минуту для принудительного перемешивания и впитывания ила гранулами суперабсорбента.

Животноводческие стоки (свиноводческие стоки, отходы птицеводства) являются наличие большого органического удобрения с питательной средой азота, фосфора, калия и др. химических элементов для развития нефтеобразующих микроорганизмов. Затем получают раствор с набухающими (впитывающими) гранулами суперабсорбента с активизированным активным илом органического происхождения нефтеразрушающих микроорганизмов, сливают в амбар, находящийся на открытом воздухе, добавляют туда отработанный и очищенный проппант, при этом отходы производство гидроразрыва пласта, представляющий собой керамические гранулы с разветвленной пористой структурой диаметром 0,2-«.) мм, большое количество, которое находится на промыслах, где производится гидроразрыв пласта, и затем он предварительно очищен известными методами, т.е. предварительно очищают от нефти пропариванием с помощью передвижной парогенераторной установки при температуре 100-300°С до максимального смыва нефтепродуктов, и который в определенном месте с помощью транспортного средства организуют складирование в амбаре с водонепроницаемой облицовкой дна и стенок любым известным материалом (пленочным и т.п.), учитывая расчетный загруженный объем очищенного проппанта.

Затем застывшую в амбаре смесь, состоящую из животноводства и гранул суперабсорбента с поглощением активного ила от животноводческих отходов (сточных вод) вместе со смесью проппанта раскалывают с помощью экскаватора на куски брикетов по - возможности до размеров в диаметре 0,3 м, а затем в зимнее время самосвалами вывозят и укладывают на специально подготовленные участки, уложенные в гурты. Далее рассыпают готовый материал участку, вдавливая куски льда замороженного проппанта в почву. При вдавливании кусков льда в поверхность почвы происходит разрушение ее плотного слоя сверху. В результате почва с кусками льда увеличивает аэрацию ее, ускоряют деструкцию возможно остававшейся части нефтепродуктов.

Таким образом, появляются дополнительно новые материалы (сперабсорбент с впитывающим активным илом) в качестве органического удобрения (в ходе утилизации гранулированного проппанта, который вносится одновременно в почву). При этом суперабсорбент играет роль водоемкого с впитывающим илом для почвы на поверхности, на которой произошло вдавливание кусков льда.

При повышении температуры воздуха (в весенне-летний периоды) происходит прогревание верхнего слоя загрязненного участка. В результате происходит таяние кусков льда, вдавленных в почву в зимнее время, активизация замороженных в них гранул суперабсорбента с илом для развития и питания нефтеразрушающих микроорганизмов. Сам суперабсорбент остается в почве вместе с органическими удобрениями, как и остается сам проппант. Размороженные гранулы суперабсорбента с активным впитывающим илом включают в себя химические соединения; азот, фосфор, калий и т.п., которые поступают и укрывают проппант, входящий в состав замороженных и вдавливаемых в виде кусков льда загрязненную почву смесью., адсорбируют на свою поверхность остатки возможной нефти, которую начинают разлагать нефтеразрушающие органические удобрения в течение всего теплого периода - однократно заполнения полимера водой с илом. Гранулы не вымываются из почвы, что позволяет их в нужном режиме от пяти до десяти лет находиться в почве, при этом вместе пористая структура проппанта также пропитывается жидким илом в порах вместе с гранулами суперабсорбента питательной среды и нефтеразрушающих микроорганизмов, создавая благоприятные условия для деструктивной деятельности последних. Одновременно если проппант оказывает в смеси мультирующее действие на почву и способствует ее аэрации, то дополнительно применение гранул суперабсорбента также имеет способность не распадаться и на следующую зиму (5-10 лет) - это позволяет ему исключить в жаркую летнюю погоду удаление полностью и «твердой воды» из почвы, гранулы которые могут впитывать из почвы влагу и смачивать сам активный ил для развития нефтеразрушающих микроорганизмов (отсутствует засуха почвы), что для многих регионов с суровым климатом приобретает особое значение, а значит, объем накопления столь необходимой влаги из почвы (или в летний период дождевых осадков) будет достаточно, чтобы создавать благоприятные условия для развития деструктивной деятельности (развития) нефтеразрушающих микроорганизмов в труднодоступных в летнее время заболоченных участков по сравнению с прототипом. Таким образом, гранулы суперабсорбента не нуждаются в дополнительной воде, они имеет свойство работать в автоматическом режиме, поддерживая необходимый питательный режим для развития нефтеразрушающих микроорганизмов в почве, гранулы суперабсорбента будут отдавать воду в почву. Например, такие гранулы суперабсорбента способны аккумулировать до 500 литров воды на один килограмм его. Эффективность использования - от 5 до 10 лет, они не вымываются из почвы. Как было отмечено выше, известное изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, и как экологически чистый продукт.

Возможен вариант использования выполнения предложенного способа для дорожного покрытия в сложных условиях крайнего Севера при складировании большого объема очищенного проппанта после его использования на нефтяных скважинах для укрепления полотна автомобильных дорог, откосов, площадок с промышленными отходами в регенерируемый отработанный проппант 50-60 мас. %, например, достаточно будет дополнительно внести жидкое стекло 30-40 мас. %, при этом органический животноводческий ил около 10 мас. % биологических очистных сооружений остается в смеси. В конечном итоге, образуется активный взаимодействующий процесс с настраиваемыми силикатами с образованием прочной гидрофобной структуры, 8 которую входят и сами гранулы суперабсорбента при внесении их вначале в жидкую смесь в сухом виде.

Известно, что животноводческие отходы (свиноводческие отходы) в виде избыточного ила представляет собой большой отход биологически очистных животноводческих стоков (вод). Органические вещества ила представлено также и биополимерами для очистных сточных вод, образующимися в результате естественных процессов биосферы: полиамины, липопротеины, полисахариды, в том числе клетчатка и др. Содержание даже небольшого количества ила вместе с сухими гранулами суперабсорбента в предлагаемом составе смеси благотворно влияет на физико-механические свойства состава, в частности значительно повышается механическая прочность покрытия дорог для распложенных в труднодоступной в летнее время местности при снижении материальных затрат на использование специальной дорогостоящей техники в применении местных материалов (песка, щебня). Все это позволяет сохранять свои прочные свойства, эластичность даже в условиях повышенной влажности и при отрицательных температурах. Содержание, например, в активном иле кальция является эффективным отвердителем для жидкого стекла. В результате их взаимодействия образуются силикаты кальция, придающую смеси состава повышенной прочности, плотность и водонепроницаемость.

Таким образом, предлагаемый способ для основного варианта позволяет проводить на сновании научной предпосылки эффективного использования органических удобрений (ила) и гранул суперабсорбента в обработке утилизации очищенного проппанта, эффективную рекультивацию загрязненных участков почвы, загрязняющим проппантом на землях, расположенных в труднодоступной в летнее время местности и эффективной утилизации очищенного проппанта без использования специальной дорогостоящей техники; уменьшить негативное воздействие на экогосистему Севера, отличающуюся повышенной ранимостью и чувствительностью, как к механическим повреждениям, так и к химическому загрязнению, решается проблема утилизации отходов нефтедобычи после затем получения известными методами, уже очищенного проппанта; улучшается экологическая обстановка. Кроме того, соблюдаются экологические требования при использовании как гранул суперабсорбента, так и срок их действия в смеси использования животноводческого ила, т.е. они выступают в качестве удобрения, позволяющие разложение органического ила для питания и развития нефтеразрушающих микроорганизмов в длительном периоде - это расширяет функциональные возможности самой смеси с проппантом, в частности используя накопленные насыпи (гурты) очищенного проппанта, что является следствием взаимодействия всех компонентов органического происхождения в химии высокомолекулярных содержаний при разработанных специальных гранул суперабсорбента, смешанных с другими компонентами. Способ отличается простотой, и срок действия его удлиняется на многие годы и позволить улучшить плодородие почвы и сохранить экологическую обстановку в условиях заболоченной местности.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно нефтедобывающей промышленности. Способ утилизации отработанного очищенного проппанта в условиях крайнего Севера предусматривает обработку почвы смесью, содержащей нефтеразрушающие микроорганизмы, азотно-фосфорное удобрение и адсорбент. Проппант заливают избыточным жидким илом свиноводческих стоков биологических очистных сооружений, а перед внесением в почву, покрывают слоем гранул суперабсорбента с водопоглощающей способностью. Смесь замораживают. Причем гранулы суперабсорбента выступают в роли агрегатора жидкого ила, способного поглощать воду с илом с последующим замораживанием и отвердением смеси в куски проппанта. Затем раскалывают куски на подготовленной площадке в виде брикетов. Причем брикеты очищенного проппанта по количеству их заполнения илом или замораживания в гранулах суперабсорбента соответствуют количеству смешанного с водой для внесения в почву необходимой для распределения по загрязненному участку и заглубляют в почву. По мере таяния кусков проппанта ил, освобожденный из гранул суперабсорбента и воды, используется для роста растений, естественно растущих на данном участке. Изобретение позволяет повысить степень очистки от нефти и нефтезагрязнений.

Способ утилизации отработанного очищенного проппанта в условиях Крайнего Севера, содержащий нефтеразрушающие микроорганизмы, азотно-фосфорное удобрение и адсорбент, отличающийся тем, что используют очищенный проппант путем смешивания гранул проппанта с жидким илом биологических очистных сооружений предприятий животноводства с последующим замораживанием и отвердением смеси в зимних условиях, замерзшую смесь раскалывают на брикеты с последующим заглублением в почву для рекультивации нефтезагрязненных участков, по мере таяния брикетов со льдом проппант, освобожденный из гранул суперсорбента, ил и вода используются для роста растений, естественно растущих на данном участке.