Методы обезвреживания и утилизации отработанного бурового раствора и бурового шлама

Отработанный буровой раствор (ОБР) и шлам могут обезвреживаться следующими основными методами: термическим, отверждением и загущением и химической нейтрализацией. Методы обезвреживания выбирают в зависимости от возможностей бурового предприятия, уровня загрязненности и опасности таких отходов.

Для решения задач утилизации ОБР и шлама важное значение имеет их классификация по определенным качественным и количественным признакам. Наиболее существенными признаками являются: агрегатное состояние, компонентный состав и физико-химические свойства [10].

По агрегатному состоянию указанные отходы могут быть систематизированы как жидкие (текучие), полужидкие (пастообразные) и твердые (рис. 5.11). При этом основным признаком их отнесения к тому или иному виду в данной систематизации является содержание твердой и жидкой фаз. Так, при содержании твердой фазы до 35% отходы сохраняют свою подвижность и текучесть и относятся к жидким отходам ОБР.

При содержании твердой фазы от 35 до 85% отходы имеют пастообразный вид и относятся к полужидким (это ОБР с буровым шламом). И наконец, при содержании жидкости в составе отходов менее 15% их следует отнести к категории твердых отходов (выбуренная порода или буровой шлам). Систематизация отходов по такому признаку позволяет обоснованно подходить к выбору способа их транспортирования и смешения с другими ингредиентами.

Рис. 5.11. Систематизация ОБР и шлама:

а — по агрегатному состоянию; б — по компонентному составу По компонентному составу отходы бурения следует систематизировать как глинистые, карбонатные, галоидносульфатные. Эта систематизация в основном относится к твердым и полужидким отходам и позволяет оценивать пригодность этих отходов в качестве вторичного сырья при их утилизации.

В решении этой проблемы важная роль отводится разработке методов, специальной техники и технологии утилизации. Основные направления утилизации различных отходов бурения показаны на рис. 5.12.

Накоплен богатый опыт зарубежных фирм, а также отечественной практики бурения по реализации указанных методов утилизации. Однако анализ данной проблемы свидетельствует, что в каждом конкретном случае для получения положительного экономически рентабельного эффекта следует учитывать множество факторов: геологические, природно-климатические и ландшафтные условия района ведения буровых работ, удаленность буровых друг от друга, транспортные расходы на вывоз отходов со скважин, энергетические затраты на реализацию того или иного метода и др.

В буровой практике используется ряд прогрессивных методов утилизации ОБР [10).

1. Повторное использование ОБР для бурения новых скважин (наиболее доступное направление). Это направление оправдано не только с экологической, но и с экономической точки зрения, так как обеспечивает значительное сокращение затрат на приготовление буровых растворов.

В отечественной практике бурения повторное использование растворов находит широкое применение, особенно при кустовом бурении и в районах с развитой транспортной сетью.

• 2. Регенерация активных компонентов бурового раствора путем получения из него глинопорошка удовлетворительного качества. Метод имеет недостаток — значительный расход углеводородного топлива на производство глинопорошка, при этом утилизации подлежит лишь отработанный глинистый раствор плотностью 1170—1200 кг/м³.
• 3. Регенерация некоторых химических реагентов из отработанных буровых растворов путем обработки их специальными микроорганизмами. Имеет ограниченное применение из-за селективности действия используемых микроорганизмов и высокой чувствительности их к составу утилизируемого раствора.

Рис. 5.12. Основные направления утилизации отходов бурения.

• 4. Перспективным направлением утилизации ОБР представляется его использование для крепления скважин (в качестве добавок к известным тампонажным материалам, традиционно применяемым в практике цементирования скважин или в качестве основного тампонажного материала).
• 5. Основное направление работ концентрируется на физико-химической нейтрализации и отверждении ОБР и бурового шлама.
• 5.1. Эффект отверждения достигается за счет превращения указанных отходов бурения в инертную консолидированную массу с последующим захоронением продуктов отверждения на территории буровой. Этот метод выгоден по сравнению с другими методами с технико-экономической точки зрения.
• 5.2. Физико-химическая нейтрализация содержимого шламовых амбаров является приемлемым методом предотвращения загрязнения объектов природной среды отходами бурения. Один из вариантов предусматривает разделение отработанного бурового раствора на жидкую и твердую фазы с последующей утилизацией жидкой фазы и нейтрализацией осадка.

Основными направлениями утилизации буровых шламов (БШ) являются:

• — получение мелиорантов и структурообразователей почв для рекультивации;
• — производство керамзита и грубой строительной керамики;
• — дорожное строительство;
• — подземное захоронение в поглощающие горизонты.

Захоронение отходов бурения в специально отведенных местах предусматривает использование для этих целей шламохранилищ, бросовых земель или оставшихся после разработки карьеров. Такое захоронение сопряжено с транспортными расходами, но часто данный метод является единственно возможным вариантом решения природоохранной проблемы. Наибольшее распространение в отечественной практике получило захоронение отработанных буровых растворов и шлама в земляных амбарах непосредственно на буровой. Э го самый доступный и практически легко осуществимый метод захоронения, но экологически состоятельным может стать лишь при условии обезвреживания захороняемой массы, которое может быть достигнуто двумя путями — физико-химической нейтрализацией и отверждением.

Буровые растворы на углеводородной основе следует хранить в закрытых металлических емкостях и специальных складах, а выбуренную с применением такого раствора породу собирать в металлические емкости и перед захоронением промывать в водном растворе ПАВ с целью извлечения адсорбированных на частицах породы нефтепродуктов либо подвергать термической обработке.