Буровой шлам. Понятие «буровой раствор»

Нефтедобыча -- подотрасль нефтяной промышленности, отрасль экономики, занимающаяся добычей природного полезного ископаемого -- нефти. буровой шлам обезвреживание мелиорированный

Нефтедобыча -- сложный производственный процесс, включающий в себя геологоразведку, бурение скважин и их ремонт, очистку добытой нефти от воды, серы, парафина и многое другое (Булатов В.И., 2004).

Процесс бурения представляет собой процесс образования горной выработки, преимущественно круглого сечения, путем разрушения горных пород главным образом буровым инструментом с удалением продуктов разрушения (Вадецкий Ю.В. , 2003).

При бурении и эксплуатации скважин происходит нарушение и загрязнение ландшафтов, прилегающих к буровым площадкам. Основными источниками воздействия выступают строительно-монтажные работы, а также отходы бурения:

• · буровые и сточные воды (БСВ)
• · отработанные буровые растворы (ОБР)
• · буровой шлам (БШ)

Проведение буровых работ оказывает значительную техногенную нагрузку на все компоненты окружающей среды. Наибольшему техногенному воздействию подвергаются природные экосистемы на территориях складирования отходов бурения, что является следствием несовершенства технологий бурения и утилизации буровых шламов. Размещение же в объектах природной среды отходов бурения, содержащих токсичные вещества, являются основными причинами прогрессирующего ухудшения качества окружающей среды в районах ведения буровых работ.

В настоящее время только на территории Западной Сибири образуется более 100 тысяч тонн бурового шлама в год. Расходы предприятий топливно-энергетического комплекса на обезвреживание и утилизацию буровых шламов, рекультивацию шламовых амбаров ежегодно составляют миллиарды рублей.

Буровой шлам - водная суспензия, твердая фаза которой представлена продуктами разрушенных горных пород забоя и стенок скважины, продуктами истирания бурового снаряда и обсадных труб, глинистыми минералами (при промывке глинистым раствором).

Состав шлама в значительной степени зависит от типа горных пород, через которые проходит скважина. В шламах находятся грубые и крупные частицы минералов и горных пород с размерами до нескольких сантиметров. При оценке токсичности шламов решающую роль играет присутствие в нем нефтяных углеводородов, токсичных компонентов буровых растворов и тяжелых металлов.

Присутствие в шламах нефти неизбежно при использовании буровых растворов на нефтяной основе. Концентрация нефтяных углеводородов в таких шламах составляет до 100 г/кг. Шламы, полученные при работе с водяными буровыми растворами, содержат следовые количества нефти.

Повышенное по сравнению с фоном содержание тяжелых металлов возникает в результате введения в буровые растворы барита с примесями металлов и некоторых компонентов, содержащих железо и хром.

Загрязняющие свойства бурового шлама обусловлены минеральным составом выбуренной породы и остающимися в ней остатками бурового раствора. Анализ фазового, фракционного и компонентного состава шлама, а также его физико-химических свойств показывает, что за счет адсорбции на поверхности частиц шлама химических реагентов, используемых для обработки буровых растворов и входящих в его состав, он проявляет ярко выраженные загрязняющие свойства. Также выбуренная порода накапливает в процессе бурения нижних горизонтов сырую нефть и ее фракции. Таким образом, в его составе отмечается значительное содержание нефтепродуктов, органических соединений, опасных для объектов природной среды, растворимых минеральных солей. Всё перечисленное предопределяет высокую экологическую опасность отходов бурения.

В настоящее время отсутствует убедительные данные по оценке уровня

загрязненности отходов бурения. Загрязняющий потенциал отходов бурения

обусловлен, главным образом, используемыми материалами и химическими реагентами. Номенклатура и ассортимент материалов и химреагентов достаточно велик (см. табл. 1.1). В связи с тем, что практически полностью химические реагенты и материалы переходят в отходы бурения, становится понятной высокая экологическая опасность отходов. Так, в среднем, на 1 м 3 отходов, как показывают расчеты, приходится до 68 кг токсичных органических соединений, не считая нефтепродуктов и загрязнителей минеральной природы.

Таблица 1.1. Примерные объемы (тыс.т.) ежегодного поступления в объекты природной среды некоторых материалов и химреагентов с отходами бурения

Материалы и химические реагенты
КМЦ и его аналоги
Акриловые полимеры (М-14, Метас, НР-5 и др.)
Кремнийорганические жидкости (ГКЖ-10, ГКЖ-11, Петросил-2м)
Комплексоны (НТФ)
Сода кальцинированная
Сода каустическая
Лигносульфонаты (окзил, ФХЛС)
Полиакриламид и аналоги
Гуматные реагенты
Нефть и её производные
Другие реагенты

Понятие "буровые растворы" охватывает широкий круг жидких, суспензионных и аэрированных сред, назначением которых является обеспечение безопасности ведения работ при высокой скорости бурения и выполнение заключительных операций по выводу и консервации скважины.

Буровой раствор, прежде всего, должен:

• · удалять выбуренную породу (шлам) из-под долота, транспортировать ее вверх по кольцевому пространству между бурильной колонной и стволом скважины и обеспечивать ее отделение на поверхности;
• · удерживать частицы выбуренной породы во взвешенном состоянии при остановке циркуляции раствора;
• · охлаждать долото и облегчать разрушение породы в призабойной зоне;
• · создавать давление на стенки скважины для предупреждения водо-, нефте- и газопроявлений;
• · оказывать физико-химическое воздействие на стенки скважины, предупреждая их обрушение;
• · передавать энергию гидравлическому забойному двигателю
• · обеспечивать сохранение проницаемости продуктивного пласта при его вскрытии (Вадецкий Ю.В., 2003)

Обязательным компонентом любого бурового раствора всегда является бентонит (монтриморилонитовая глина). Действие этого компонента объясняется особенностями его физико-химической природы, взаимодействием с дисперсной средой с образованием в ней устойчивых коллоидных систем. В химическом отношении глина представляет собой водные алюмосиликаты, содержащие окислы железа, щелочных металлов (натрия, калия), алюминия, щелочно-земельных металлов кальция, магния. Аномально высокие пластовые давления, встречающиеся при бурении в осложненных геологических условиях, зачастую превышают гидростатическое давление бурового раствора. Поэтому буровой раствор необходимо утяжелять. Применяется баритовый утяжелитель.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) относятся к реагентам, снижающим поверхностное натяжение на трехфазной границе "пласт -вода - нефть". Главным назначение ПАВ является поддержание естественной проницаемости коллекторов. Проникновение в последние буровых растворов и их фильтратов резко снижает продуктивность скважин и значительно растягивает сроки их освоения. В качестве ПАВ используются различные вещества: сульфанол, дисолван, карбозолин, стеа-рокс, азолят и различные оксиэтилированные спирты. Недостатком ПАВ является интенсивная адсорбция их на твердой фазе буровых растворов.

Для дегазации буровых растворов используют реагенты-пеногасители: соасток, гарболинеум, сивушное масло, полиметилсилосалы, солидол, синтетические жирные кислоты.

Для поддержания постоянной плотности бурового раствора используют реагенты-понизители водоотдачи (углещелочной реагент, карбоксиметилцеллюлоза, конденсированная сульфит-спиртовая барда, гидролизованный полиакриламид), и понизители вязкости (феррохромлигносульфонат, нитролигнин, сунил, игетан).

Кроме того применяются вещества - термостабилизаторы, струк-турообразователи, смазочные добавки, эмульгаторы и другие компоненты. В качестве регулятора щелочности применяется - каустическая сода.

Каустическая сода (NaOH) - бесцветная кристаллическая масса, хорошо растворимая в воде с выделением большого количества тепла. Небольшие добавки щелочи вызывают временное диспергирование частиц глины, увеличение электрокинетического потенциала и, как следствие этого, снижение вязкости и водоотдачи бурового раствора.

В целом, состав бурового раствора зависит от его назначения, типа пород и метода бурения. Различают аэрированные, меловые, известковые, карбонатно-глинистые, сульфитные, минерализованные, гипсовые, амолинатные, каливые и другие виды буровых растворов (Вадецкий Ю.В., 2003).

В процессе бурения возникает необходимость очистки скважины и близлежащей поверхности от экологически вредных веществ. Компания «АКОНИТ» предлагает полный спектр услуг по утилизации буровых отходов . Мы оперативно уберем и безопасно переработаем шлам, сточную воду и отработанный раствор, который через время может превратиться в твердый неподатливый слой.

К процессу утилизации буровых отходов предъявляются особые требования со стороны органов защиты окружающей среды. Производственно-технологические остатки содержат большой набор минеральных и органических загрязнителей, опасных для природной среды. Качественную утилизацию буровых отходов выполняют методом сжигания, замораживания, захоронения, физико-химической переработки, биологического разложения.

Высокие стандарты компании «АКОНИТ» в утилизации буровых отходов

Наша деятельность соответствует всем экологическим и техническим нормам. Выполняются откачка, удаление, вывоз и утилизация буровых отходов. Профессиональные специалисты используют надежную современную спецтехнику и работают оперативно.

Утилизировать бетонит (раствор для бурения) – сложная задача. Он впитывает воду и может увеличиться в объеме в 10 раз. Чтоб вывести влагу из гелеобразного продукта, требуется большая площадь, много песка или грунта и специальные химические условия. Длительный и трудоемкий процесс под силу не каждому предприятию, но сотрудники «АКОНИТ» готовы выполнить утилизацию буровых отходов любой сложности.

Наши клиенты

• Предприятия, специализирующиеся на горизонтальном и вертикальном направленном бурении, в том числе и по технологии «стена в грунте»;
• землепроходческие фирмы, строящие дороги и тоннели;
• строительные организации, производящие земляные работы.

Вы можете заказать у нас профессиональную утилизацию буровых отходов и получить всю необходимую информацию. Мы гарантируем высокое качество работ, обеспечивающих защиту окружающей среды.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Отправить

В решении этой нетривиальной задачи, большая роль отводится внедрению инновационных методов, применению специализированной техники и оборудования, а также постоянному совершенствованию технологий, чтобы обезвреживать буровой шлам.

Основные потребители услуг по утилизации шламов, являются нефтяные буровые компании — занимающиеся горизонтально — направленным бурением и строительные предприятия — производящие работы по рытью котлованов и туннелей.

Вредное влияние на экологию

Профессиональная утилизация шламов, важнейшая задача от которой зависит экологическая безопасность не только России, но и всего остального Мира. Потому как буровой шлам и его попадание в отдельные крупные водоемы, чревато в перспективе загрязнением всего Мирового океана. Попадание нефтепродуктов в водоем, сильно нарушает азотный баланс донных почв, в результате чего нарушается питание корневой системы водяных растений. Такое нарушение экосистемы, влияет на жизнь абсолютно всех живых существ и микроорганизмов водоема и прилегающих территорий.

Классификация

При решении проблемы по утилизации бурового шлама, немаловажное значение имеет их разделение по классам в соответствии, с количественными и качественными характеристиками. Наиболее значимыми признаками являются:

• Физико — химические свойства.
• Состав входящих в растворы компонентов.
• Агрегатное состояние утилизируемых шламов.

Физико — химические свойства применяемого при бурении раствора, зависят от геологического состава разбуриваемых горных пород и задач, которые вспомогательные вещества раствора должны выполнять. Помимо охлаждения и смазки инструмента, применяемые при бурении скважин растворы, выполняют задачу облегчения выноса пробуренной породы на поверхность земли и множество других задач, которые помогают выполнить различные добавки в буровой шлам.

Различные стабилизаторы температуры, поверхностно — активные вещества, противопенные присадки, утяжелители удельного веса, увеличители текучести и другие компоненты входят в состав применяемых растворов, и на основании этих данных строится технология утилизации раствора. Кроме неорганических веществ, в отработанном растворе, обязательно содержатся и различные металлы, а также парафиновые осадки, выпадающие в раствор в процессе проходки инструмента по пласту и нефть – в случае бурения нефтяных и газовых скважин.

По агрегатному состоянию, растворы делятся на жидкие — с высокой текучестью, полужидкие и твердые. Основным свойством отношения раствора, к какому — то из видов, является процентное отношение твердой и жидкой фазы раствора.

• При отношении твердой фазы к жидкой до 40% — растворы сохраняют свою текучесть и признаются жидкими.
• Наличие твердой фазы 40 — 85 % — делает их пастообразными или полужидкими.
• Твердая фаза свыше 85 % — характерна для отходов твердого типа (горные породы и отходы шламов).

Методы утилизации

На практике, отходы образовавшиеся при бурении скважин утилизируются несколькими способами. Однако универсального метода переработки не существует, хотя на этой почве среди специалистов ведутся жаркие споры.

Основные применяемые методы:

1. Термический. Утилизация выработанных шламов путем их сжигания в специальных печах, при высокой температуре горения.
2. Физический. С помощью центрифуги и фокуляции, происходит отделение жидкой и твердой фракции, далее они обезвреживаются и утилизируются каждая по отдельности.
3. Химическая утилизация. С применением химических веществ, растворителей, глины, жидкого стекла и некоторых других реагентов, производится экстрагирование бурового шлама до твердого состояния.
4. Химико — физическая утилизация. Для каждого типа бурового раствора и шлама, специально подбирается определенный набор химических реагентов, придающих отходам заранее определенные физические свойства. Далее полученные в результате такой обработки компоненты, перерабатываются с применением специального оборудования.
5. Биологический метод утилизации. При применении этого метода, отходы бурового производства обрабатываются специальными микроорганизмами. Деятельность этих организмов, разлагает буровой шлам, на вещества которые можно безопасно для окружающей среды захоронить. Еще одним плюсом этого метода является то, что микроорганизмы можно применять непосредственно в месте утилизации и захоронения шламов (к примеру, на месте ликвидации шламовых амбаров оставшихся после деятельности буровиков).

Стандарты качества услуг утилизации

Кроме утилизации использовавшихся растворов и образовавшихся шламов, современная и динамично развивающаяся компания, оказывающая подобные услуги, должна так же решать и задачи по экстренной ликвидации нефтяных разливов. Другая услуга не менее востребованная на рынке, это работы чтобы ликвидировать старый шламовый амбар оставшийся на месте работ.

Экономико — экологическая выгода от переработки

Современная компания, оказывающая услуги в сфере экологии, при производстве привлекает собственный автотранспорт и спецтехнику, использует собственные технологии и оборудование, и очень часто владеет своими полигонами для захоронения обезвреженных отходов. Именно такая организация, должна выполнять весь комплекс работ от начала и до конца и нести полную ответственность, как за текущий результат, так и за перспективные последствия.

Многие фирмы из полученных компонентов, изготавливают строительные блоки, тротуарную плитку, искусственный камень и другие строительные материалы. Широко применяются образовавшиеся компоненты, и при строительстве и ремонте дорог, в качестве наполнителя слоя и при изготовлении бетона. Жидкая фаза раствора, после дополнительной обработки повторно применяется при бурении.

Таким образом, производится почти полная переработка бурового шлама, растворов и извлеченного шлака, с почти полным отсутствием отходов.Кроме обеспечения экологической безопасности в регионах проведения работ, эти мероприятия дают хорошую экономическую выгоду компании. Это происходит от того, что при внедрении высоких экологических стандартов в технологии производства, значительно снижаются объемы задач по ликвидации шламовых амбаров, и это не считая огромному снижению штрафов, за загрязнение экологической среды и хранение отходов бурения на территории месторождений.

Буровой шлам – это разрушенные породы грунта при , другие полезные ископаемые, а так же в результате других видов бурения, в том числе и при помощи ямобура при шнековом бурении . Частицы и обломки пород образуются под воздействием бурового долота на дно скважины.

Большинство частиц и осколков, поднятых из - это песок и сланцы. Состав бурового шлама зависит от типа осадочных и горных пород, в которых проходит буровой инструмент, а так же от глубины скважины, так как на разных глубинах залегают разные породы. Так же в составе шлама встречаются породы содержащие барит, каустическую соду, сульфат калия, бикарбонат натрия, и гликоль.

При бурении шарошечными долотами применяют буровые растворы, состоящие из глины и других компонентов на водной основе. Эти буровые растворы можно использовать для наземного, так и для глубоководного бурения. Буровые растворы предохраняют долото от перегрева, тем самым продляют срок их службы, помогают выводу шлама из скважины, а так же укрепляют стенки забоя. При колонковом и шнековом бурении буровые растворы обычно не применяют.

При разрушении буровым долотом осадочных и скальных пород, буровой раствор, подаваемый в забой, выносит на поверхность буровой шлам. Частицы шлама отделяют от бурового раствора с помощью вибросита. Удаление твердых веществ из бурового шлама уменьшает затраты на бурение. После отделения шлама, буровой раствор используется многократно.

Использование бурового шлама.

После извлечения из скважины бурового шлама, подрядчик должен решить, следует ли избавиться или использовать шлам. Если шлам можно использовать для других целей, компания имеет возможность получить от этого дополнительный доход.

Буровой шлам, который должен быть утилизирован, потребует дополнительных расходов. Во многих странах есть законы, по которым отходы производства нужно использовать повторно. Таким образом, буровой шлам помещают в предварительно вырытые ямы, прилегающие к месту бурения.

Области применения бурового шлама достаточно разнообразны. Шлам используют в дорожном строительстве. Это хороший материал для полотна грунтовых дорог. Так же, в смеси со смолами и другими связующими веществами, шлам пригоден для асфальтовых покрытий.

Переработанный буровой шлам можно использовать в качестве строительных материалов, для производства кирпича, бетона.

Есть опасения по поводу отрицательного воздействия бурового шлама на окружающую среду. Основная проблема связана с воздействием захоронений шлама на местные водоемы.

В настоящее время, по некоторым данным, 2,5 миллиона тонн шлама было захоронено в Северном море между Великобританией и Норвегией. Нередко буровой шлам содержит токсины, вытекающие из углеводородов. Экологические организации призывают компании и государства минимизировать сбросы бурового шлама.