Утилизация отходов бурения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №19 (361) май 2021 г.

Дата публикации: 07.05.2021

Статья просмотрена: 190 раз

Библиографическое описание:

Вязовцева, В. В. Утилизация отходов бурения / В. В. Вязовцева, А. Т. Сагинаев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 19 (361). — С. 1-4. — URL: https://moluch.ru/archive/361/80802/ (дата обращения: 24.01.2022).



При добыче нефти образуются отходы бурения, которые являются основным источником загрязнения нефтедобывающей среды. Практически каждый процесс поиска и добычи нефти приводит к образованию многих видов отходов, которые негативно влияют на окружающую среду, таких как образование и удаление шлама и избыточных буровых растворов. Эти материалы сбрасываются за борт при морских операциях или закапываются при бурении на суше. Для управления отходами бурения и уменьшения их воздействия на окружающую среду был использован ряд методов. Такие технологии, как наклонно-направленное бурение, бурение мелких скважин, бурение с использованием гибких насосно-компрессорных труб и пневматическое бурение, — это лишь немногие из методов бурения, при которых образуется меньше отходов бурения. В данной работе обсуждаются экологически ответственные действия, которые требуют понимания типов отходов и того, как они образуются, а также ряд технологий управления отходами бурения для минимизации и устранения воздействия отходов бурения на окружающую среду.

Ключевые слова : утилизация отходов бурения, окружающая среда, исследование, добыча.

Вся деятельность, связанная с разведкой, добычей, хранением и транспортировкой нефти и газа, связана с образованием отходов, связанных с потенциальным риском для окружающей среды.

Типы отходов связаны с деятельностью по разведке и добыче.

Этими видами деятельности являются: буровые работы, производственные операции, операции закачивания, капитальный ремонт, операции газового завода.

Буровой раствор вместе с взвешенным буровым шламом и некоторыми тяжелыми металлами выносится через кольцевое пространство на поверхность, где шлам отделяется от жидкости, и жидкость закачивается повторно для подъема большего количества шлама.

Затем твердый шлам либо обрабатывается, либо утилизируется, либо перемалывается в суспензии и закачивается, либо хранится в яме для отходов для дальнейшей обработки и захоронения.

Многие материалы и отходы, связанные с буровыми работами, могут оказать негативное воздействие на окружающую среду.

Потенциальное воздействие зависит в первую очередь от материала, его концентрации после высвобождения подвергающегося воздействию биотического сообщества.

Некоторые экологические риски могут быть значительными, а другие — очень низкими.

Основными последствиями, вызывающими серьезную озабоченность, являются загрязнение водоемов, загрязнение земель, а также загрязнение воздуха.

Неправильное удаление загрязненного бурового шлама в водоемы (океан) подвергает опасности морскую жизнь.

Чрезмерный выброс загрязнителей воздуха из двигателей внутреннего сгорания делает воздух небезопасным как для людей, так и для животных, и некоторые из их последствий включают респираторные проблемы у людей и животных, повреждение растительности и подкисление почвы.

Материалы и методы

Преимущества и недостатки захоронения отходов

Захоронение — это размещение отходов в искусственных или естественных выработках, таких как ямы или свалки. Благодаря своей простоте, он остается наиболее распространенным методом захоронения отходов бурения на суше. К другим преимуществам этого метода можно отнести дешевизну, низкую технологичность, а также отсутствие необходимости вывоза отходов с буровой площадки. Учитывая текущую осведомленность о путях миграции загрязнителей, следует тщательно учитывать риски, связанные с захоронением отходов. Для отходов, содержащих высокие концентрации масла, соли, биологически доступных металлов, промышленных химикатов и других материалов с вредными компонентами, которые могут загрязнять пригодные для использования водные ресурсы, захоронение на месте может быть не лучшим вариантом.

Захоронение — это логичный выбор для отходов, которые были стабилизированы, так как миграция составляющих отходов будет замедлена процессом стабилизации. Недостатком этого метода является то, что при захоронении обычно создаются анаэробные условия. Это ограничивает любую дальнейшую деградацию по сравнению с отходами, которые выращиваются на земле или разбросаны по земле, где преобладают аэробные условия. Для надлежащей защиты почв и водных ресурсов необходимо учитывать такие факторы, как глубина залегания грунтовых вод и тип почвы, окружающей яму, до захоронения отходов. Наконец, когда захоронение и / или закрытие ямы завершено, территория должна быть классифицирована, чтобы предотвратить накопление воды, и зарастить местными видами, чтобы снизить вероятность эрозии и способствовать полному восстановлению экосистемы района.

Ямы для отходов: использование ям для отходов (земляных или футерованных) является важной частью любой операции по удалению отходов бурения на суше. Одна из основных задач, служащих многим целям, — собирать и хранить все отходы бурения, образовавшиеся в результате буровых работ. Другие виды использования включают испарение и хранение попутной воды и управление жидкостями для капитального ремонта скважин и аварийной локализацией добываемых жидкостей. Ямы для отходов должны быть расположены так, чтобы не допустить попадания отходов на место бурения или добычи, в близлежащий водоем или жилую зону. Чтобы предотвратить просачивание в грунтовые водоемы и загрязнение почвы, ямы обычно облицовываются натуральными или синтетическими покрытиями.

Хотя карьеры являются приемлемым компонентом любой программы управления отходами бурения, они могут представлять собой экологическую ответственность при неправильном управлении. Резервные ямы могут загрязнять почву, грунтовые и поверхностные воды металлическими жидкостями и углеводородами, если их не обработать и не закрыть должным образом. По мере испарения жидкости из резервной ямы происходит концентрация водорастворимых металлов, солей и других химикатов. Осадки, изменение уровня грунтовых вод на мелководье и наводнения могут переносить эти загрязнители в прилегающие почвы и грунтовые воды. Чаще всего хвостовики недостаточно герметизируют отходы бурения, особенно если они порваны. После завершения скважины запасные ямы остаются на месте после того, как буровая установка и другое оборудование будут удалены с площадки. Жидкости из резервной ямы пытаются высохнуть, а оставшиеся твердые частицы инкапсулируются синтетической футеровкой из резервной ямы и закапываются на место.

Согласно этому варианту, черенки, либо обработанных или необработанных, помещают в блок герметизации с прокладкой и крышкой, которые были разработаны, чтобы содержать отходы.

Способность свалки содержать отходы будет зависеть от качества конструкции и материалов, а также от геологических единиц.

Способность полигона для отходов будет зависеть от качества конструкции и материалов, а также нижележащих геологических единиц.

Ключевым моментом при эксплуатации полигона является необходимость обеспечения долгосрочной локализации, поскольку захороненные отходы не уничтожаются, а фактически находятся в долгосрочном хранении.

Ключевой момент в работе полигона является необходимостью обеспечения долгосрочного сдерживания, поскольку Захороненные отходы не разрушаются, но на самом деле в длительном хранении.

Свалки обычно управляется выездными коммерческими операторами и в этом случае отходы могут быть получены от различных участков бурения.

Однако некоторые нефтяные компании с большим объемом буровых работ могут строить и эксплуатировать частные свалки.

Процесс биоремедиации является достаточно гибким и может быть использован для всех образцов бурового шлама и других отходов. К некоторым преимуществам биоремедиации относятся: доброкачественность относительно окружающей среде, производит мало выбросов; отходы превращаются в полезные продукты. Существуют различные формы биоремедиации, но наиболее распространенными типами являются земледелие: внесение удобрений, компостирование и культивирование вредителей.

Земледелие можно рассматривать как метод обработки, так и метод удаления. Цель этого метода состоит в том, чтобы позволить естественным микробным организмам почвы метаболизировать, преобразовывать и усваивать составляющие отходов на месте. В целом, земледелие относится к многократному внесению неочищенных отходов на поверхность почвы, тогда как разбрасывание земель относится к однократному внесению отходов на поверхность почвы. Обычно за этим следует механическая обработка почвы с добавлением питательных веществ, воды, воздуха и / или кислорода для стимуляции биодеградации и аэрации почвы естественными бактериями, разлагающими нефть. Этот метод удаления отходов бурения является относительно дешевым и может даже улучшить водоудерживающую способность песчаных грунтов. В зависимости от расположения земельной фермы может потребоваться облицовка, подкладка и/или спринклерная система. Как земледелие, так и земледелие более эффективны в теплом тропическом климате и могут быть неприменимы в районах, где земля промерзает большую часть года.

Компостирование включает смешивание отходов бурения с наполнителями, такими как древесная щепа, солома, рисовая шелуха или шелуха для обеспечения повышенной пористости и способности к аэрации для биологического разложения. Навоз и другие сельскохозяйственные отходы обычно добавляют для увеличения водоудерживающей способности смеси отходов и среды и для обеспечения следовых количеств питательных веществ. Добавление азотных и фосфорных удобрений и следов металлов также увеличивает микробную активность и сокращает время, необходимое для достижения желаемого уровня биоразложения. Смеси отходов, почвы и других добавок могут быть помещены в кучи, достаточно маленькие, например, глубиной менее 3 футов, чтобы их можно было обрабатывать для аэрации, или помещены в контейнеры или на платформы, предназначенные для пропускания воздуха через компостируемую смесь. Комбинация помещения материала в кучу и добавления наполнителя приводит к высоким температурам в куче, что дополнительно увеличивает скорость биоразложения и улетучивания, дает компостированию преимущество перед разбрасыванием почвы или земледелием в холодном климате. Комбинированные отходы, отвечающие критериям здоровья, могут использоваться для кондиционирования почвы, покрытия свалок и обеспечения чистых засыпок [1–12].

Результаты и обсуждение

Объем отходов, образующихся при бурении скважины, является важным и дорогостоящим элементом любого комплексного плана управления отходами. Он служит подходящим инструментом планирования, поскольку от него зависит большинство компонентов плана управления отходами. Количество отходов можно рассчитать заранее, чтобы можно было спланировать их утилизацию. Например, подходящие планы минимизации отходов могут быть составлены только в том случае, если объем образующихся отходов приблизительно известен. При правильном обращении с отходами необходимо учитывать количество образующихся отходов. Общий объем отходов резания, образующихся на одну скважину, можно оценить как сумму номинального объема пробуренной скважины, объема промывки ствола скважины и объема бурового раствора, остающегося на выбуренной породе, что обобщает некоторые применения оценки объема отходов.

Объем сухого бурового шлама оценивали по уравнениям.

По этой оценке сухой буровой шлам эквивалентен промерному объему скважины плюс вымыв.

Объем скважины (ft 3 ) =  (1 + коэффициент вымывания 0,075)

Буровой шлам [баррель] = объем скважины × 0,1781 баррель / ft 3

Буровой шлам [фунт] = буровой шлам [баррель] × 910 фунт / баррель

Компоненты отходов оцениваются по формулам. Единицы измерения — фунты.

Общий объем отходов [TW] = базовая жидкость + вода + барит + буровой шлам

где: TW — общий объем отходов [весь буровой раствор + сухой шлам], фунты; RF — указанная массовая доля синтетической базовой жидкости;

WF = массовая доля воды из пласта бурового раствора;

SF = массовая доля синтетической базовой жидкости из пласта бурового раствора;

BF = массовая доля барита из пласта бурового раствора;

DF = массовая доля бурового шлама;

Общий объем отходов рассчитывается по уравнению:

Весь объем бурового раствора оценивается уравнением:

Общий объем SBF [баррель] = синтетическая базовая жидкость [баррель] + вода [баррель] + барит [баррель]

Пластовая нефть во всем выгружаемом буровом растворе составляет 0,2 % [объема], рассчитанного на основе уравнения:

Пластовая нефть [баррель] = 0,002 × весь объем SBF [баррель].

Вывод

На основании теоретических и практических наблюдений, сделанных в результате этой работы, можно сделать следующие выводы:

– Оценка объема отходов играет решающую роль в управлении бурением и связанными с ними отходами, и их следует всегда оценивать и включать в план управления отходами.

– Стоимость удаления и обращения с отходами напрямую связана с объемом образующихся отходов, и поэтому минимизация в качестве метода обращения с отходами должна быть приоритетом по сравнению с другими методами.

– Выбор оптимального метода управления отходами бурения всегда должен подвергаться тщательному экологическому, техническому и экономическому анализу, поскольку они являются основными движущими силами.Критерии отбора были разработаны, чтобы помочь ускорить процесс принятия решений.

– Для эффективного управления отходами бурения решающее значение должны иметь десять шагов по управлению отходами.

Литература:

  1. Anon A (2011) Drilling Engineering Lecture Notes. Heriot-Watt University, Department of Petroleum Engineering, Edinburgh, Scotland.
  2. Aird P (2008) Drilling Waste Management Technology Descriptions, USDOE, 2011.
  3. Anon A (2011) The importance of oil, 2011.
  4. Anon A (2011) Waste Management, 2011.
  5. Anon A (2011) Drilling Fluids, 2011.
  6. Carole F, Catalin I, William AP (2010) Theoretical and Practical Models for Drilling Waste Volume Calculation with Field Case Studies.
  7. Gbokoyi A (2011) Horizontal Well Technology — Lecture Notes. African University of Science and Technology, AUST, Abuja, Nigeria.
  8. International Petroleum Industry Environmental Conservation Association (IPIECA) (2009) Drilling fluids and health risk management — A guide for drilling personnel, managers andhealth professionals in the oil and gas industry. OGP Report Number 396, Prepared on behalf of the OGP/IPIECA Health Committee by the Drilling Fluids Task Force.
  9. Osisanya S (2011) Waste Management Plan. Lecture Notes, African University of Science and Technology, AUST, Abuja, Nigeria.
  10. Ramirez P Jr (2009) Reserve Pit Management: Risks to Migratory Birds. US Fish and Wildlife Service Region 6, Environmental Contaminant Program, Cheyenne, Wyoming, USA.
  11. Rena S (2008) Facts and Data on Environmental Risks — Oil and Gas Drilling Operations, SPE 114993, Presented at the 2008 SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition held in Perth, Australia.
  12. ANL (2011) Drilling Waste Management Information System. Argonne National Laboratory, US Department of Energy.
  13. Oluremi1 J.R., Adewuyi A. P., Sanni A. A. Compaction characteristics of oil contaminated residual soil // Journal of Engineering and Technology. 2015. V. 6. No. 2. P. 75–87.
  14. Гилажов Е. Г., Сериков Т. П., Букейханов Н. Р. Новый способ утилизации замазученных почв // Monografia «Bezpieczenstwo Ekologiczne i Technniczne». Poznan: Redakcja naukowa, 2014. С. 85–88.
  15. Гилажов Е. Г., Сагинаев А. Т., Сорокина Т. В., Идрисова Э. К. Состав для укрепления грунтовых дорог // Патент РК № 2334 на полезную модель. Заявка № 2017/0091.2, 08.06.2015. Дата публикации 31.08.2017. Бюл.
Основные термины (генерируются автоматически): отход, отход бурения, буровой раствор, окружающая среда, буровой шлам, объем, SBF, баррель, резервная яма, синтетическая базовая жидкость.


Ключевые слова

исследование, окружающая среда, добыча, утилизация отходов бурения
Задать вопрос