Библиографическое описание:

Пичугин Е. А. Технология утилизации буровых шламов с получением экологически чистого дорожно-строительного материала // Молодой ученый. — 2013. — №9. — С. 124-126.

В настоящее время значительный ущерб окружающей среде наносят производственно-технологические отходы бурения (буровой шлам). Токсичные буровые отходы загрязняют недра, атмосферу, поверхностные и подземные водные объекты, почву, негативно воздействуют на растительный и животный мир.

Существует множество способов утилизации отходов бурения, большинство из которых сводится к захоронению, либо размещению буровых шламов на территории буровой или в специально отведенных местах (шламохранилище, земляные амбары и т. д.). Однако перспективным направлением утилизации буровых шламов является использование их в качестве исходного сырья для получения строительных материалов, грунтовых смесей, материалов для отсыпки внутрипромысловых дорог и буровых площадок. Вместе с тем, большое разнообразие состава и свойств буровых шламов, недостаточная изученность их характеристик, в том числе токсичности и способов ее снижения, не позволили в настоящее время этим направлениям утилизации получить широкое распространение в промышленности.

Цель работы заключалась в разработке технологии утилизации токсичных буровых шламов с получением экологически чистых дорожно-строительных материалов, пригодных для строительства внутрипромысловых дорог в условиях Западной Сибири.

Первоначально для разработки технологии были проведены анализы образцов бурового шлама с целью определения комплекса свойств, допускающих применение буровых шламов для изготовления экологически чистых дорожно-строительных материалов.

В ходе экспериментов определялись химический состав твердой фазы и водной вытяжки образцов буровых шламов, класс опасности для окружающей природной среды. Были выделены три главных фактора, которые влияют на токсичность буровых шламов и разработаны условия, накладываемые на буровой шлам и производимую продукцию с целью обеспечения ее экологической безопасности для окружающей среды [1, 2].

Далее были проведены эксперименты по определению физико-механических свойств буровых шламов и смесей, полученных на его основе, с целью разработки строительных условий применения производимой продукции в дорожно-строительной отрасли в условиях Западной Сибири [2].

После проведенных экспериментов была разработана система ограничений (табл. 1), накладываемая на дорожно-строительные смеси для обеспечения их экологической безопасности для окружающей среды. Эффективность разработанной системы ограничений была подтверждена экспериментально [2].

Таблица 1

Требования к производимой продукции

№ п/п

Параметр

Ед. изм.

Ограничение

1

Доля глинистых частиц

масс. %

<15

2

Влажность

— для супеси легкой

— для суглинка легкого

— для суглинка тяжелого

д.е.

<0,15

<0,12

<0,11

3

Содержание сухого остатка в водной вытяжке

г/кг

<25

4

Содержание нефтепродуктов

г/кг

<5

5

pH водной вытяжки

<9

6

Содержание карбонат-ионов

мг/дм3

<660

7

Коэффициент морозного пучения

 %

<5

8

Тип грунта

Суглинок или супесь легкая

С учетом вышесказанных ограничений, разработана технология утилизации бурового шлама, которая включает следующие стадии:

1.   Приемка исходного сырья.

2.   Подготовка и доведения сырья до требуемых параметров (нейтрализация, отстаивание при необходимости).

3.   Дозирование исходного сырья.

4.   Смешение исходного сырья в требуемых соотношениях.

5.   Cушка шламо-песчаной смеси.

6.   Дожигание и очистка отходящих газов.

7.   Складирование и хранение готовой продукции.

Технологическая схема установки приведена на рис. 1.

Рис. 1. Технологическая схема установки производства шламо-песчаной смеси:

1 — склад бурового шлама; 2 — склад песка; 3, 5, — бункеры; 4, 6, — шнековые дозаторы; 7, 8, 10, 16, 27 — шнековые транспортеры; 9 — смеситель лопастной непрерывного действия; 11 — барабанная сушилка; 12, 18, 20 — вентиляторы; 13, 14, 15 — местные отсосы; 17, 19 — циклоны; 21 — емкость с соляной кислотой; 22 — насос; 23 — дозатор кислоты; 24 — склад готовой продукции; 25 — смеситель лопастной периодического действия; 26 — технологический двухсекционный отстойник, 28 — камера дожигания отходящих газов из барабанной сушилки, 29 — кожухотрубчатый теплообменник, 30 — компрессор. I, II, III, IV, — точки отбора проб

Производительность установки по производимой продукции составляет 40000 т/год. Работа установки предполагается 340 дней в году.

Буровой шлам и песок доставляются на рабочую площадку с помощью автотранспорта (самосвалов). Для равномерного складирования бурового шлама, песка и готовой продукции предназначены бульдозеры.

Перед использованием буровой шлам для соблюдения требований описанных выше анализируют на следующие основные параметры: химический состав водной вытяжки бурового шлама (pH, карбонаты, сухой остаток); физико-механические характеристики (природная влажность, плотность); гранулометрический анализ (содержание глинистых частиц в буровом шламе). Проведение анализа бурового шлама также необходимо для определения требуемого количества песка для смешения с буровым шламом.

Песок анализируют на основные параметры, определенные в документах [3, 4] (модуль крупности, содержание глинистых частиц и т. п.).

При этом, если по каким-либо условиям буровой шлам не удовлетворяет требованиям, в технологии предусмотрены 4 потока для доведения всех требуемых параметров до оптимального уровня:

-          Поток A — если содержание нефтепродуктов < 5 г/кг, сухого остатка < 25 г/кг, карбонат-ионов < 660 мг/дм3;

-          Поток B — если содержание нефтепродуктов > 5 г/кг или сухого остатка > 25 г/кг, карбонат-ионов < 660 мг/дм3;

-          Поток C — если содержание нефтепродуктов > 5 г/кг или сухого остатка > 25 г/кг, карбонат-ионов > 660 мг/дм3;

-          Поток D — если содержание нефтепродуктов < 5 г/кг, сухого остатка < 25 г/кг, карбонат-ионов > 660 мг/дм3.

Для доведения продукции до требуемой оптимальной влажности предусмотрена барабанная сушилка, в которой происходит сушка шламо-песчаной смеси при температуре 400 0C. В качестве топлива для сушки шламо-песчаной смеси может быть использован попутный газ, образующийся на нефтегазодобывающих месторождениях.

Для исключения неполного окисления воздухом углеводородов, которые могут выделяться из бурового шлама, предусмотрена камера дожигания отходящих газов из барабанной сушилки при температуре 800 0C.

Для рационального использования тепла отходящих газов предусмотрен кожухотрубчатый теплообменник. Подогретый воздух из межтрубного пространства кожухотрубчатого теплообменника может использоваться для обогрева склада бурового шлама в зимний период, либо может быть направлен на горелки камеры дожигания и барабанной сушилки.

Для исключения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предусмотрены местные отсосы и циклоны.

В целом в период эксплуатации установки воздействие на атмосферу, подземные и поверхностные воды, геологическую среду, почву, растительный и животный мир будет допустимым при условии соблюдения технологических параметров и природоохранных мероприятий.

Экономическая эффективность разработанной технологии подтверждена технико-экономическими расчетами. Срок окупаемости производства составит 5 лет. Годовой экономический потенциал установки — 60,413 тыс. рублей.

Литература:

1.                 Зильберман М. В., Пичугин Е. А., Шенфельд Б. Е., Черепанов М. В., Ходяшев Н. Б. Оценка влияния состава буровых шламов на класс опасности для окружающей природной среды // Научно-технический вестник Поволжья. — 2012. — № 2. — С. 194–202.

2.                 Зильберман М. В., Пичугин Е. А., Шенфельд Б. Е., Козлова Г. А., Долганов В. Л.. Требования, предъявляемые к шламо-песчаным смесям на основе буровых шламов для их применения в качестве экологически чистого строительного дорожного материала // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. — 2013. — № 6. — С. 29–34.

3.                 ГОСТ 8736–93. Песок для строительных работ [Электронный ресурс]. М.: Издательство стандартов, 1995 — Доступ из справ.-правовой системы «Техэксперт».

4.                 ГОСТ 3344–83. Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства [Электронный ресурс]. М: Стандартинформ, 2007 — Доступ из справ.-правовой системы «Техэксперт».

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle