Технологии работ с буровыми отходами

В настоящее время ООО СПАСФ «Природа» использует следующие технологии работ с отходами бурения:

1. Физико-химическая сепарация жидкой фазы отходов бурения (отработанных буровых растворов и буровых сточных вод).

Технология реализована на комплексной установке по переработке буровых шламов (КУПБШ).

КУПБШ эксплуатируется круглогодично и предназначена для очистки жидкой фазы отходов бурения, образующихся в процессе бурения, методом обезвоживания с применением реагентов (коагулянтов и флокулянтов), осветления и обессоливания с последующим использованием очищенной воды для нужд буровой установки, либо в системе ППД месторождения, а также сбросом очищенной воды в ближайший водный объект, в соответствии с разрешением, выданным уполномоченным органом государственного надзора.

Технические характеристики КУПБШ:

  • Производительность по исходному сырью (жидкая фаза отходов бурения) – до 150 м3 /сутки, до 4500 м3 /месяц;
  • Показатели качества очищенной воды – в пределах параметров, допускающих закачку очищенной воды в систему ППД Заказчика;
  • Исполнение установки – крупноблочная, мобильная;
  • Площадь, занимаемая оборудованием на промплощадке – 30 м х 15 м;
  • Эксплуатационная температура наружного воздуха – от –30 до +40 оС;
  • Установленная мощность оборудования 105 кВт;
  • Потребление пара – 1 тонна в час (при отрицательных температурах окружающего воздуха).

Схема КУПБШ:

В состав КУПБШ входит флокуляционно-сепарационная установка и установка обратного осмоса.Результатом работы установки КУПБШ является – уменьшение объема буровых отходов в шламонакопителе в 2-3 раза. Продуктом установки является техническая вода.

При наличии системы ППД на месторождении или сбросовой скважины, техническая вода направляется на использование на эти объекты.

Отходом работы флокуляционно-сепарационной установки является кек из-под центрифуги, представляющий из себя обезвоженную мелкодисперсную фракцию буровых шламов, которая направляется на солидификацию обратно в шламонакопитель.

При отсутствии системы ППД, техническая вода, имеющая в своём составе минеральные соли (4-12 тыс. мг/кг), направляется на обратноосмотическую установку в составе КУПБШ.

   

Продуктом работы обратноосмотической установки является обессоленная вода, которая поступает в оборотную систему водоснабжения буровой установки, либо сбрасывается в водный объект.

Отходом работы установки обратного осмоса является концентрат отделённых солей, который направляется и используется как реагент ускоритель схватывания в процессе работ по солидификации бурового шлама.

Установка КУПБШ, обратно осмотическая установка имеют паспорт. Для размещения установок на буровой площадке в непосредственной близости к шламонакопителю, выделяют площадку размером 20 х 30 м. Площадка планируется, и на неё укладывают дорожные плиты. В состав установки входит парогенератор для возможной работы при низких температурах наружного воздуха. Установка подключается к энергосистеме буровой установки. Буровые отходы, представляющие из себя БСВ и ОБР, подвозятся с разбуриваемых кустов месторождения специальными машинами автоцистернами. Обессоленную воду с установки вывозят специально подготовленными автоцистернами.

В настоящее время ООО СПАСФ «Природа» эксплуатирует 4 установки КУПБШ на:

1. Харьягинском месторождении (для ООО «Зарубежнефть-добыча Харьяга», ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»);

2. Западно-Хоседаюском месторождении (для ООО «СК «РУСВЬЕТПЕТРО»);

3. Месторождении им. А. Титова (для ООО «Башнефть-Полюс», ООО «Газпром бурение»);

4. Месторождении им. Р. Требса (для ООО «Башнефть-Полюс», ООО «БК «Евразия», ООО «Газпром бурение»).

Достоинства технологии физико-химической сепарации жидкой фазы отходов бурения:

1. Позволяет получить на выходе техническую воду и кек от центрифуги, который представляет собой мелкодисперсный глинистый буровой шлам, который сбрасывается к основной массе в шламонакопитель для дальнейшей утилизации по технологии солидификации/стабилизации.

2. Техническая вода, полученная в результате переработки жидкой фазы отходов бурения соответствует требованиям, предъявляемым при использовании её для нужд нефтепромысла, либо обессоленная вода, которая используется для нужд буровой или сбрасывается в водный объект.

3. Высокая экологичность, отсутствие вредных выбросов;

4. Компактность оборудования, низкие эксплуатационные затраты и высокая производительность до 100 м3/сут.

2. Физико-химическая сепарация жидкой фазы отходов бурения на углеводородной основе.

Жидкая фаза отходов бурения, образованная при бурении скважин растворами на углеводородной основе утилизируется на установке физико-химической сепарации жидких нефтяных шламов и загрязнённой нефти (линия по переработке жидких нефтяных шламов КУПНШ).

Принцип работы технологии подробно описан в разделе Технологии работ с нефтяными отходами.

3. Солидификация / Стабилизация твёрдой фазы отходов бурения (бурового шлама).

Для утилизации твёрдой фазы отходов бурения ООО СПАСФ «Природа» применяет технологию солидификации/стабилизации.

Солидификация/Стабилизация (С/С) представляет собой технологию утилизации, используемую для обработки загрязнённого материала. Как правило, С/С включает в себя процессы, которые предполагают смешивание неорганических цементных / пуццолановых реагентов с загрязнённым материалом, чтобы превратить его в прочный, твёрдый материал с низкой гидравлической проводимостью для снижения скорости миграции загрязняющих веществ в результате выщелачивания. Несмотря на то, что отверждение и стабилизация определяются отдельно, они часто реализуются в ходе единого процесса обработки. Международный стандарт определяет каждый способ следующим образом.

Солидификация включает в себя процессы, которые инкапсулируют загрязнённый материал с образованием твёрдого материала, и ограничивают миграцию загрязнителя за счёт уменьшения площади поверхности, которая подвергается выщелачиванию и / или путём нанесения на загрязнённый материал материалов с низкой проницаемостью. Отверждение осуществляется с помощью механических процессов, которые смешивают материал и один или несколько реагентов. Солидификация удерживает загрязнённый материал в грануле или монолитной матрице.

Стабилизация включает в себя процессы, когда происходят химические реакции между реагентами и загрязнённым материалом для уменьшения выщелачивания загрязнённого материала в устойчивую нерастворимую форму. Стабилизация химически связывает свободные жидкости и удерживает загрязнённые материалы или уменьшает их растворимость в результате химической реакции. С помощью этого процесса физическая природа загрязнённого материала может существенно измениться или может совсем не изменяться.

Применение технологии С/С на объекте оставляет обработанный материал на месте. В связи с этим часто требуется долгосрочный мониторинг.

Типы загрязнений, которые позволяют очистить, технология солидификации/стабилизации:

Технология солидификации используется для обработки как неорганических, так и органических загрязняющих веществ. Неорганические загрязняющие вещества включают металлы, такие как мышьяк, кадмий, хром, медь, свинец, ртуть, никель, селен, сурьма, уран и цинк. Общеизвестные органические загрязняющие вещества, присутствующие в почве или отходах, включают пестициды / гербициды, нефтепродукты или полициклические ароматические углеводороды, летучие органические соединения, полихлорированные бифенилы и диоксины / фураны.

К работам по технологии С/С приступают после утилизации жидкой фазы отходов бурения из временных котлованов шламонакопителей.

С этой целью по периметру шламонакопителя распределяют мешки с цементом объёмом по 1 т из расчёта 5% от общего объёма шлама.

По периметру котлована обустраивают проездную дорогу для работы экскаватора. До начала работ площадь котлована разбивают на ячейки размером 5х5 м и рассчитывают в зависимости от глубины расход цемента на эту площадь. Перед тем как рассыпать необходимое расчётное количество цемента на ячейки, предварительно перемешивают объём шлама в ячейке – гомогенизируют его. Важное значение имеет выбор инструмента для перемешивания. ООО СПАСФ «Природа» использует специальные высокооборотистые головки на экскаватор фирмы «Alpine».

Также компанией используются ручные миксирующие головки

при малых глубинах шлама, а также шнековые миксирующие головки на мини-экскаваторы.

Обработка солидификацией/стабилизацией может выполняться с использованием обычного экскаватора. Смешивание грунта, ила или осадка с использованием ковша экскаватора

применяться в случае небольших глубин, обычно не более 6 м (20 футов), в зависимости от размера оборудования. Данный подход не требует какого-либо специализированного оборудования для смешивания, однако необходим квалифицированный оператор. Обычно зона обработки разделяется на квадраты сетки. Вяжущие вещества добавляются в виде жидкого раствора или в сухом виде с добавлением воды. Оператор экскаватора смешивает вяжущие вещества с целевым материалом на желаемую глубину. Однородность смеси часто определяется по времени, затрачиваемому на смешивание на одном участке/квадрате. Использование стандартных ковшовых экскаваторов для солидификации/стабилизации оправдано в тех зонах, где встречаются значительные по размерам обломки.

В результате солидификации предварительно подготовленной гомогенизирующей массы отходов формируется монолитный материал с низкой гидравлической проводимостью. Тем самым минимизируются выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду до допустимых уровней.

В результате работ по солидификации экскаватор с навесной миксирующей головкой проходит полосу шириной до 7 м, после чего этот участок оставляется на время затверждения цементной смеси ориентировочно на 48 часов. В процессе работ отбираются пробы, по которым после 48 часов принимается решение о возможности продолжения работ. Экскаватор устанавливаем на специальную пену на уже на затвердевшие монолитные участки котлована.

Таким образом, по истечении месяца работ экскаватором последовательно солидифицируются полосы по длине шламонакопителя. В итоге вся площадь солидифицируется на всю глубину бурового шлама.

В результате работ по солидификации производится материал - инертный наполнитель, который используется для рекультивации временных шламонакопителей при кусте скважин.

Инертный наполнитель получают в процессе переработки твёрдой фазы отходов бурения (БШ) недропользователя путём смешивания предварительно обезвоженных отходов бурения с консолидирующим составом – смесью цемента марки ПЦ-400 в количестве 5% от веса бурового шлама и гипса в количестве 0,2-0,5% от веса бурового шлама. Для производства инертного наполнителя разработаны технические условия (ТУ) ТУ 2458-001-24975172-2011, утверждённые ФГУП «Рособоронстандарт». На продукцию получен сертификат соответствия №РОСС RU.МН08.Н28630 от 28.12.2015 г.

Достоинства технологии солидификации/стабилизации твёрдой фазы отходов бурения:

  • улучшает структурное свойство почвы, отходов и шлама (например, прочность) для содействия оценки повторного использования земель;
  • применима для очистки на месте или за пределами участка;
  • достигается установленная конечная точка обработки в течение относительно короткого периода времени;
  • применяется в сухих или влажных условиях, уменьшая проблемы удаления воды и контроля отходов;
  • используется простое, легкодоступное оборудование и материалы;
  • не требует транспортировки отходов с объекта;
  • эффективна с экономической точки зрения;
  • инертный наполнитель, получаемый в результате переработки твёрдой фазы отходов бурения используется при рекультивации земель, отведённых под временные шламонакопители;
  • не осуществляется плата за размещение отходов при таком обращении с буровыми отходами.

4. Низкотемпературная термодесорбция твёрдой фазы отходов бурения (бурового шлама) на углеводородной основе.

Твёрдая фаза отходов бурения, образованная при бурении скважин растворами на углеводородной основе утилизируются на установке низкотемпературной термодесорбции контейнерного типа.

Принцип работы технологии подробно описан в разделе Технологии работ с нефтяными отходами.