Разработка технологии переработки шламов бурильного производства

Введение 3
1. Характеристика, состав и свойства буровых шламов………………………..5
2. Обзор технологий по переработки бурового шлама 10
2.1.Технологическая схема установки мобильной по переработке и обезвреживанию буровых шламов 10
2.2.Технологическая схема комплекса для переработки и обезвреживания буровых нефтесодержащих шламов …………………………………………...12
2.3.Технологическая схема комплекса промышленной установоки и устройств для переработки нефтесодержащих буровых шламов 13
2.4.Технологическая схема системы технологического оборудования для утилизации нефтесодержащих отходов из буровых амбаров 15
3. Сравнительный анализ технологий переработки буровых шламов 17
4. Разработанная технологическая схема получения строительного материала на основе буровых шламов. 17
5. Химизм и механизм процесса переработки бурового шлама 19
Заключение 21
Список литературы 22

Весь текст будет доступен после покупки

Одной из актуальных проблем современной экологии является снижение уровня опасности при обращении с некоторыми видами отходов. Буровые шламы относятся к таким опасным отходам и представляют собой стойкие водонефтяные суспензии, твёрдая часть которых состоит из продуктов разрушения горных пород забоя и стенок скважины, продуктов истирания бурового снаряда и обсадных труб, глинистых минералов [8]. За счет содержания токсичных компонентов буровых растворов, нефтяных углеводородов, а также тяжелых металлов, буровые шламы оказывают вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
Отрицательное воздействие буровых шламов определяется следующими факторами:
- токсичное влияние на живые организмы за счет того, что нефтяные углеводороды накапливаются в тканях растений и органах животных;
- содержащиеся в буровых шламах тяжелые металлы (ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, цинк и др.) загрязняют гидросферу и изменяют физико-химических параметры воды;
- вредное воздействие оказываемое на почву.
Нефть и ее фракции представляют собой главный токсичный агент в составе буровых шламов, скапливающийся в процессе бурения при контакте с сырой нефтью. Согласно международным стандартам, допустимое содержание нефти в сбрасываемых буровых шламах после их очистки, должно быть не более 100 г/кг. Так же в буровых шламах содержатся различные химические соединения, применяемые для приготовления буровых растворов. Шлам содержит глину в количестве от 30 до 90 % и утяжелитель от 10 до 30 %.
Использование буровых шламов, основную массу которых составляют породообразующие компоненты, в качестве компонента для строительной отрасли позволит снизить объемы природных ресурсов, применяемых в строительстве, и улучшить экологическую обстановку в районах добычи нефти и газа.
Существует большое разнообразие буровых отходов по агрегатному составу, химическому составу и свойствам, что затрудняет их переработку и требует в каждом конкретном случае выбора оптимального метода. На сегодняшний день основная проблема, связанная с переработкой бурового шлама, остается актуальной, что обусловлено токсичным влиянием отходов на окружающую среду и отсутствием универсальных методов их переработки.
Выбирая возможный способ использования бурового шлама нужно учитывать их количество, фазовый состав, возможность и эффективность предварительной обработки, варианты применения на данной территории, доступность различных добавок и т.д.
Актуальной задачей при обращении с буровыми шламами является обоснование и разработка технологии их утилизации с получением безопасной продукции с требуемым набором эксплуатационных характеристик.
Цель исследования – разработка технологии получения строительного материала на основе бурового шлама.
Для достижения цели поставлены задачи:
• определить фазовый, химический и гранулометрический составы рассматриваемых буровых шламов;
• разработать состав шихты, обеспечивающий получение на основе бурового шлама продукции, удовлетворяющей заданным характеристикам;
• исследовать свойства полученных строительных материалов.
• разработать принципиальную технологическую схему получения строительного материала на основе буровых шламов.
Объект исследования – буровой шлам образующийся на месторождении «Сургутнефтегаз».
Предмет исследования – физико-химические процессы, протекающие при получении строительного материала на основе бурового шлама.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Характеристика, состав и свойства буровых шламов

В соответствии с определением отраслевого стандарта OST 51.01-06-85 «Охрана природы. Гидросфера. Правила утилизации отходов бурения и нефтегазодобычи в море», буровые шламы - это отходы, образующиеся в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, представляющие собой измельченную выбуренную породу, загрязненную остатками бурового раствора [1]. Пробуренная порода содержит компоненты отработанного бурового раствора и породы (песчаник, глина и т. д.).
Буровые отходы образуются следующим образом. В процессе бурения в скважину закачивается буровой раствор, который с одной стороны смазывает и охлаждает инструмент, выводит пробуренную породу на поверхность, компенсируя забойное давление, с другой стороны – снижает интенсивность пласта и укрепляет стенки скважины. В результате на поверхности образуются буровые сточные воды, отработанный буровой раствор и загрязненные буровые шламы (БШ). Все три компонента отходов в различных пропорциях содержат воду, частицы пробуренной породы, нефти и компонентов бурового раствора. Нефть поступает в буровые отходы при прохождении нефтеносных пластов и при использовании в буровых растворах [2, 3].
Для решения проблем использования бурового шлама важна их классификация по определенным качественным и количественным характеристикам. Наиболее значимые особенности:
- агрегатное состояние,
- компонентный состав,
- физико-химические свойства.
В соответствии с агрегатным состоянием эти отходы могут быть систематизированы как жидкие (текучие), полужидкие (пастообразные) и твердые. В этом случае основной причиной их отнесения к определенному типу при такой систематизации является содержание твердой и жидкой фаз. С содержанием твердых веществ до 35 % отходы сохраняют свою подвижность и текучесть и относятся к жидким отходам. Когда содержание твердой фазы составляет от 35 до 85 %, отходы имеют пастообразный вид и относятся к полужидким. Когда содержание жидкости в составе отходов составляет менее 15 %, их классифицируют как твердые отходы (выбуренная порода или буровой шлам).
По компонентному составу буровые отходы систематизируют по глинистым, карбонатным, галоид сульфатным компонентам. Это в основном относится к твердым и полужидким отходам. Отходы считаются глинистыми, твердую фазу которых представляют породы глинистой фракции (глины, аргиллиты, мергели). Карбонатные отходы, твердая фаза которых состоит преимущественно из карбонатных пород (известняк, доломит). Отходы галоид сульфатные содержат твердую фазу, состоящую в основном из каменной соли, гипса и ангидрита. Такая систематизация позволяет оценить пригодность этих отходов в качестве вторичного сырья для их утилизации [4].

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОСТ 51.01-06-85 Охрана природы. Гидросфера. Правила утилизации отходов бурения нефтегазодобычи в море.
2. Полигон для утилизации и переработки отходов бурения и добычи нефти: принципиальные технологические решения. Князь 1, 3. Сургут, 1996.
3. РД 39-133-94. Инструкция по охране окружающей среды при бурении на нефть и газ на суше. - М .: Роснефть, 1994.– 46 с.
4. РД 51-1-96. Инструкция по охране окружающей среды при строительстве скважин на суше на месторождениях углеводородного многокомпонентного состава, в том числе сероводорода. - Введите 1996-08-10 .– 78 с.
5. Экологические технологии и основные требования к ним. Веб: http://oilloot.ru/
6. Петухова В. С. Диссертация: Формирование оптимальных условий для культур-фитомелиорантов на буровых шламах.
7. Siddique, S., Kwoffie, L., Addae-Afoakwa, K., Yates, K., Njuguna, J. Oil Based Drilling Fluid Waste: An Overview on Environmentally Persistent Pollutants. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 195(1),012008.
8. Васильев А.В., Тупицына О.В.. Экологическое воздействие бурового шлама и подходы к их переработке. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 5. С. 308-313.
9. Lam, C., Jefferis, S.A., Suckling, T.P. Treatment of bentonite fluid for excavation into Chalk. Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Geotechnical Engineering 171(6), с. 518-529.
10. Arthur G. Clem and Robert W. Doehler INDUSTRIAL APPLICATIONS OF BENTONITE. American Colloid Company, Skokie, Illinois.
11. Шарафутдинов Р.Г., Василенко И.А., Захаров Е.С. Комплекс для переработки и обезвреживания буровых нефтесодержащих шламов. Патент на полезную модель RUS 93304 15.12.2009.
12. Кудрявский Ю.П., Зальберман М.В., Шенфельд Б.Е. Система технологического оборудования для утилизации нефтесодержащих отходов из буровых амбаров. Патент на полезную модель RUS 80844 01.12.2008.
13. Кудрявский Ю.П., Зальберман М.В., Шенфельд Б.Е. Комплекс промышленных установок и устройств для переработки нефтесодержащих буровых шламов. Патент на полезную модель RUS 81444 04.12.2008.
14. Кудрявский Ю.П., Зальберман М.В., Шенфельд Б.Е. Аппаратурно-технологическая система производственного оборудования для комплексной переработки нефтесодержащих отходов с получением товарных продуктов. Патент на полезную модель RUS 81185 01.12.2008
15. Кудрявский Ю.П., Зальберман М.В., Шенфельд Б.Е. Аппаратурно-технологическая система производственного оборудования для комплексной переработки нефтесодержащих отходов с получением товарных продуктов. Патент на полезную модель RUS 81185 01.12.2008
16. Галеев В.Р. Применение буровых шламов в изготовлении строительных материалов // Труды XXIII международного научного симпозиума студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр». Томск, 2019, Том 2, с.381-383.
17. Галеев В.Р. Получение строительных материалов для дорожной отрасли на основе буровых шламов // Сборник материалов XX международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени профессора Л.П. Кулева «Химия и химическая технология в XXI веке». Томск, 2019, с.53-54.
18. Галеев В.Р. Получение строительных материалов для дорожной отрасли на основе буровых шламов // Сборник трудов Международной научно-технической молодежной конференции «Перспективные материалы конструкционного и медицинского назначения» Томск, 2019.
19. Galeev W. Development of the composition of the mixture based on drill cuttings for use in the construction industry.14th International Forum on Strategic Technology (IFOST-2019). Tomsk, 2019, Page 771.
20. Quintero, Lirio, Antonio Enrique Cardenas, and David E. Clark. "Nanofluids and methods of use for drilling and completion fluids." U.S. PatentNo. 8,822,386. 2 Sep. 2014.
21. Breuer E, Stevenson A, Howe J, Carroll J, Shimmield G. Drill cutting accumulations in the Northern and Central North Sea: a review of environmental interactions and chemical fate. MarPollutBull 2004;48(1):12-25.
22. Phillips C, Evans J, Hom W, Clayton J. Long-term changes in sediment barium inventories associated with drilling-related discharges in the Santa Maria Basin, California, USA. Environmental toxicology and chemistry 1998;17(9):1653-1661.
23. Mostavi, E., Asadi, S., Ugochukwu, E. Feasibility Study of the Potential Use of Drill Cuttings in Concrete. Procedia Engineering 118, с. 1015-1023.
24. Kingman, S., Robinson, J., Antonio, C., Pereira, I. Latest developments in the microwave processing of oil contaminated drill cuttings. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest 5516099, с. 1432-1435.
25. Lam, C., Jefferis, S.A., Suckling, T.P. Treatment of bentonite fluid for excavation into Chalk. Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Geotechnical Engineering 171(6), с. 518-529.
26. ГОСТ 23558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства.

Весь текст будет доступен после покупки