Способ утилизации бурового шлама

(51) 21 43/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ производить утилизацию буровых шламов, что улучшает состояние окружающей среды. Способ утилизации бурового шлама,включающей химическую фиксацию с помощью негашеной извести, отличающиеся тем, что буровой шлам сначала подвергается предварительной сушке до остаточной влажности 27-29 затем в состав бурового шлама вводят негашеную известь в количестве 20-30 от естественной массы бурового шлама и подвергается совместному перемешиванию до образования формовочной массы с влажностью 8-10 с последующим хранением и отправкой для строительства дорожного полотна где производят уплотнения при давлении 5.0-15.0 Мпа. Использование предлагаемого изобретения позволяет улучшить экологическую обстановку за счет эффективной утилизации буровых шламов в полигонных условиях путем практического их использования и не требует больших материальных затрат.(56) Гасымлы Л.Э., Ибадов И.А., Касумов Ф.К.,Исмаилов Н.М. Биоремедиация бурового шлама в процессе химической фиксации.// Международный журнал Альтернативная энергетика и экология АЭЭ,4 (24) 2005, с.86-90(54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВОГО ШЛАМА(57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при утилизации буровых шламов, образующиеся при бурении не нефтяных скважин. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение,является создание способа,позволяющего эффективно и с минимальными затратами Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при утилизации буровых шламов, образующиеся при бурении не нефтяных скважин. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение,является создание способа,позволяющего эффективно и с минимальными затратами производить утилизацию буровых шламов, что улучшает состояние окружающей среды. Использование предлагаемого изобретения позволяет улучшить экологическую обстановку за счет эффективной утилизации буровых шламов и не требует больших материальных затрат. Одним из известных способов утилизации буровых отходов включает рытье котлована в минеральном грунте 1-6. 1) Агзамов Ф.А.,Измухамбетов Б.С. Долговечность тампонажного камня в коррозионных средах. - СПб. Недра, 2005. с.318, 2) Быков И.Ю. Техника экологической защиты Крайнего Севера при строительстве скважин. - Л. Издательство Ленинградского университета, 1991. с.240, 3) Быков И.Ю., Гуменюк А.С, Литвиенко В.И. Охрана окружающей среды при строительстве скважин. - М. ВНИИОЭНГ, 1985. - с.37. - (Обзор,информ. Сер. Коррозия и защита окружающей среды в нефтегазовой промышленности), 4) Боровский Н.А. Изменение гидрохимических показателей воды при попадании буровых компонентов.Газовая промышленность,6, 1990. - с.30-38. 5) Булатов А.И., Левшин В.А., Шеметов В.Ю. Методы и техника очистки и утилизации отходов бурения. - М. ВНИИОЭНГ, 1989. - с.56. - (Обзор, информ. Сер. Борьба с коррозией и защита окружающей среды). 6) Зоммер Е.А., Королва Л.А. Результаты воздействия различных лигносульфонатов на развитие гидробионтов. - Рига Тр. 1 всесоюзной конф. по рыбохозяйственной токсикологии, 1988, с.69. Извлеченный грунт используется для обвалования котлована и гидроизоляции полости котлована слоем глины. Затем котлован заполняется отходами бурения, проходит процесс расслоения отходов бурения на загущенную и жидкую фазы. Амбары освобождают от жидкой фазы, которую направляют в систему сбора и подготовки нефти с последующим использованием ее в системе поддержания пластового давления. Вода из жидкой фазы может удаляться путем испарения. Затем загущенные отходы бурения засыпают минеральным грунтом. Другой способ ликвидации буровых отходов предусматривает сооружение котлованов в минеральном грунте с гидроизоляцией металлическими листами, или синтетической пленкой, или железобетонными плитами, или деревянными щитами с битумным покрытием, илисостава 1 2 3 композициями на основе глины, извести, цемента. После отвода осветленной воды и заполнения котлована-отстойника загущенным отстоявшимся осадком его периодически чистят или навсегда выключают из работы. Такая система широко используется в бурении, однако удовлетворительной ее назвать нельзя, во-первых, потому, что она не решает проблемы обезвоживания осадка в целом и,во-вторых, потому, что методически непрерывно загрязняет прилегающие к котлованам окрестности и гидросети 7-8. 7) Король В.В., Позднышев Г.Н.,Манырин В.Н. Утилизация отходов бурения скважин. Экология и промышленность России,1, 2005. с.40-42. 8) Обоснование инвестиций в строительство полигона утилизации и переработки отходов бурения и нефтедобычи АО ЛУКойл-Когалымнефтегаз. Т.1. Общая пояснительная записка. Сургут, 1996. Наиболее близким к изобретению является утилизация бурового шлама с фиксацией с помощью извести 9. 9) Гасымлы Л.Э., Ибадов И.А., Касумов Ф.К., Исмаилов Н.М. Биоремедиация бурового шлама в процессе химической фиксации.// Международный журнал Альтернативная энергетика и экология АЭЭ,4 (24) 2005 с.86-90. Буровой шлам подвергали химической фиксации с помощью негашеной извести СаО (10 вес.) Полученную смесь тщательно перемешивали для получения гомогенной среды с целью снижения выщелачиваемости углеводородов в буровом шламе. Недостатками указанных способов является отсутствие технологических методов практического применения обезвреженных буровых шламов. Задача изобретения - реализация утилизации бурового шлама непосредственно в полигонных условиях и использования их в качестве дорожного насыпного материала и дорожной одежды. Предлагаемый нами способ утилизации реализуется согласно разработанной технологической схемы. Для составления смеси бурового шлама с известью сначала буровой шлам высушивался в сушильном шкафу до остаточной влажности 25-27. Добавление извести в высушенный буровой шлам производилось в естественном камковом виде. Были приготовлены три партии сырьевые смеси содержанием 20, 25, 30. В лабораторных условиях сырьевые компоненты взвешивались на электронных весах. Взвешенные и отдозированные компоненты перемешивались в сферической лабораторной чаше до получения влажной однородной массы. Перемешанная сырьевая композиция обладает следующими свойствами Таблица 1 Изменение влажности и средней плотности в зависимости от содержания извести Состав сырьевой смеси Влажность,Средняя плотность влажной смеси, г/см 3 Буровой шлам -80 14-16 1,271 Известь - 20 Буровой шлам - 75 10-12 1,292 Известь - 25 Буровой шлам - 70 8-10 1,346 Известь - 30 Как показывают результаты исследования, с увеличением содержания извести от 20 до 30 снижается влажность от 14-16 до 8-10, а средняя плотность влажной смеси возрастает от 1,271 до 1,346 г/см 3. В процессе перемешивания бурового шлама с негашеной известью наблюдались интенсивная адсорбция влаги содержащейся в буровом шламе, и происходить процесс гашения извести с выделением тепла. Кроме того, параллельно наблюдалась испарение влаги вследствие нагрева смеси связанные с процессами химических реакций. При этом установлено, что по истечении определенного времени смесь шлама с известью приобретает способность формоваться. Из полученных сырьевых смеси для исследования их формовочных свойств формовались образцы цилиндры (5 х 5 х 5 см) и балочки (4416 см). Цель данного этапа исследования - изучить процесс уплотнения в зависимости от давления прессования и выявить возможность использования их как насыпного грунта и как элемент конструкции дорожной одежды. Отформованные образцы сначала испытывались для определения сырцовой прочности, а остальные образцы сушились в сушильном шкафу при температуре 35-40 С,т.е. максимально приближенных условиях к естественной сушке. Пример конкретного выполнения для составления смеси бурового шлама с известью сначала буровой шлам высушивался в сушильном шкафу при температуре 90-95 С до остаточной влажности 25-27. После сушки из бурового шлама приготовили три партии смеси с добавлением негашеной извести в количестве 20,0 от массы бурового шлама для первой партии, 25 для второй партии и 30 для третьей партии. В лабораторных условиях сырьевые компоненты взвешивались на электронных весах. Взвешенные и отдозированные компоненты перемешивались в сферической лабораторной чаше до получения влажной однородной массы. Из полученных сырьевых смеси для исследования их формовочных свойств формовались образцы цилиндры (5 х 5 х 5 см) и балочки (4416 см) по методу полусухого прессования. Давление прессования 15,0-20,0 МПа. Отформованные образцы снова сушились в сушильном шкафу при температуре 90,0-95,0 С до постоянной массы. Высушенные образцы подвергались к физикомеханическим испытаниям по стандартным методикам. Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 2. Таблица 2 Результаты экспериментальных исследований физико-механических свойств образцов в сырьевой системе буровой шлам - негашеный известь в зависимости от давления прессования Состав сырьевой смеси Давление Сырцовая Прочность при Прочность при Средняя состава прессования, прочность, сжатии, МПа изгибе, МПа плотность,МПа МПа г/смэ 1 Буровой шлам - 80 5 0,3 1,7 0,16 1,30 Негашеная известь - 20 10 0,38 3,1 0,28 1,31-15 0,47 4,6 0,49 1,37 2 Буровой шлам - 75 5 0,42 2,7 0,18 1,34 Негашеная известь - 25 10 0,62 3,6 0,39 1,37 15 0,71 4,8 0,58 1,40 3 Буровой шлам - 70 5 0,51 3,2 0,21 1,39 Негашеная известь - 30 10 0,72 4,8 0,45 1,41 15 0,85 5,1 0,62 1,45 Как показывает результаты экспериментальных исследований, с увеличением давления прессования от 5 МПа до 10 МПа наблюдается стабильное увеличение значение сырцовой прочности,прочности при сжатии и изгибе высушенных образцов, а также средней плотности. При этом максимальное значение сырцовой прочности, прочности при сжатии и изгибе высушенных образцов, а также средней плотности наблюдается в тех составах, где содержание извести составляет 25-30. Например, сырцовая прочность состава 3, где содержание извести составляет 30,значение сырцовой прочности составило 0,85 Мпа, прочности при сжатии высушенных образцов 5,1 МПа, при изгибе 0,62 МПа, а значение средней плотности составило 1,45 г/см 3. Предлагаемая нами технология обезвреживания буровых отходов отличается тем, что в качестве минеральной добавки используется негашеная известь в количестве до 30 и перемешивается с буровыми отходами с влажностью 8-10 и складируются для отправки к потребителю. В результате перемешивания буровых отходов с негашеной известью происходят физикохимические реакции и процессы, способствующие обезвреживанию хлористых соединении и образованию гомогенной смеси пригодные для использования, как насыпного грунта, так и верхней дорожной одежды для строительства внутрипромысловых дорог. Кроме того для организации работ по обезвреживанию отходов бурения не требуется специальных дорогостоящих необходимых оборудований и приборов, что облегчает до минимума затраты для их практической реализации фактически в любом регионе, где производятся буровые работы. 3 Следует отметить, что именно добавка извести в указанном соотношении переводить отход бурения в категорию сырьевых материалов пригодных для дорожного строительства не только как насыпного но и как конструктивной верхней дорожной одежды т.к. известь известна как воздушное вяжущее вещество способного твердеть в композиции с силикатными материалами. Использование обезвреженного бурового отхода по предлагаемой технологии позволяет полностью утилизировать, используя их в качестве дорожного полотна. А это очень выгодно с точки зрения экономии природных сырьевых ресурсов т.к. дорожное строительство является крупным потребителем природного сырья в виде глины,песка, гравия и щебня. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ утилизации бурового шлама,включающей химическую фиксацию с помощью негашеной извести, отличающийся тем, что буровой шлам сначала подвергают предварительной сушке до остаточной влажности 25-27 затем в состав бурового шлама вводят негашеную известь в количестве 20-30 от естественной массы бурового шлама и подвергают совместному перемешиванию до образования формовочной массы с влажностью 8-10 с последующим хранением и отправкой для строительства дорожного полотна где производят уплотнения при давлении 5.0-15.0 Мпа.