Развитие мирового общественного производства идет все ускоряющимися темпами, и размеры ущерба, наносимого окружающей среде, увеличиваются так, что их уже невозможно преодолеть естественным путем, без использования глубоко продуманного комплекса законодательных и технологических мероприятий, затрагивающих все сферы производственной деятельности человека [1].
Около 15% территории России, на которой сосредоточены основная часть населения и производства, относится к ареалам, экологическое состояние которых неудовлетворительно и экологическая безопасность не гарантирована [2].
Деятельность предприятий нефтегазовой отрасли неизбежно приводит к техногенному воздействию на окружающую среду. Это выражается, прежде всего, в загрязнении атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, приповерхностных отложений нефтепродуктами и токсичными веществами, содержащимися в буровых растворах, а также сероводородом, содержащимся в нефти и газе, деградации почв и ландшафтов, вырубке лесов и др. [3].
Поэтому одной из первоочередных проблем при обращении с нефтеотходами выступает выбор оптимальной схемы их утилизации или обезвреживания [4].
Цель настоящей работы заключается в оценке объемов отходов бурения на территории ХМАО-Югры и, в частности, бурового шлама, а также классификация способов их ликвидации.
-
Добыча углеводородов для Российской Федерации является весьма важной
отраслью экономики. Добыча углеводородов в свою очередь неразрывно
связана с бурением новых скважин для добычи этого сырья.
- Так, по оценкам [5], в 2011 году на территории ХМАО-Югры, где располагаются 70% всех нефтедобывающих скважин Российской Федерации, в эксплуатацию было введено 3976 новых нефтяных скважин. При этом проходка в эксплуатационном бурении составила 12,9407 млн. м. Согласно [6] для условий Западной Сибири на 1 м проходки в среднем образуется 0,4 м3 отходов бурения. Таким образом, по нашим оценкам в 2011 году на территории ХМАО-Югры в среднем образовалось 5 млн м3 отходов бурения.
С каждым годом растет количество новых вводимых в действие скважин и увеличивается проходка в эксплуатационном бурении (табл.1, рис.1), однако тенденции к снижению количества шламовых амбаров не прослеживается (рис. 2). Все нефтедобывающие предприятия Западной Сибири производят утилизацию отходов бурения по отработанной схеме, предполагающую наиболее простой и недорогой способ – образование и рекультивацию шламовых амбаров, а количество нерекультивированных шламовых амбаров зачастую зависит от выделения финансовых средств нефтедобывающими предприятиями на данные природоохранные мероприятия.
Таблица 1
Динамика изменения технологических и природоохранных показателей
|
Показатели |
Эксплуатационное бурение, тыс. м |
Ввод новых скважин, шт. |
Количество рекультивированных шламовых амбаров, шт. |
Количество нерекультивированных шламовых амбаров, шт. |
|
2004 г. |
5800,0 |
2006 |
722 |
1938 |
|
2005 г. |
7386,2 |
2423 |
308 |
1637 |
|
2006 г. |
8754,9 |
2902 |
513 |
1909 |
|
2007 г. |
10178,1 |
3311 |
243 |
1694 |
|
2008 г. |
10676,5 |
3488 |
214 |
1831 |
|
2009 г. |
10869,5 |
3456 |
187 |
1842 |
|
2010 г. |
12035,4 |
3769 |
314 |
1673 |
|
2011 г. |
12940,7 |
3976 |
359 |
1630 |
|
|
нерекультивированных шламовых амбаров |
С целью выявления наиболее прогрессивных с экологической и экономической точки зрения методов ликвидации отходов бурения нами проведена работа по анализу научно-технической и патентной литературы по проблеме обезвреживания и утилизации отходов бурения. По результатам анализа выявлена классификация основных методов утилизации и переработки отходов бурения, которая представлена в табл. 2.
Таблица 2
Классификация основных методов утилизации и переработки отходов бурения [2, 7, 8]
|
Основной классификационный признак |
Методы утилизации и переработки |
Разновидность метода |
|
Термический |
Сжигание |
Сжигание в открытых амбарах |
|
Сжигание в печах различных типов |
||
|
Сушка |
Сушка в сушилках различных конструкций |
|
|
Прогрев, прокаливание |
Прогрев объема буровых отходов путем пропускания через него выхлопных газов |
|
|
Прогрев буровых отходов с помощью электрических матов для бетонов |
||
|
Электрический микроволновый метод прогрева и прокаливания буровых отходов |
||
|
Термическое прокаливание (термодесорбция) с получением грубой строительной керамики (кирпича, керамзита) |
||
|
Физический |
Захоронение |
Захоронение в специальных могильниках |
|
Захоронение в специально отведенном месте (или в шламовом амбаре) с помощью перемешивания буровых отходов и привозимого грунта или песка |
||
|
Закачка буровых отходов в глубоко залегающие подземные горизонты |
||
|
Замораживание |
Замораживание с дроблением и последующей капсулизацией |
|
|
Замораживание в зимний период буровых отходов с последующим захоронением под слоем теплоизоляции из торфа, опила и др. |
||
|
Разделение |
Центрифугирование буровых отходов с возвратом раствора в буровой процесс |
|
|
Сепарация с помощью вибросит, пропускание сквозь щели, пористые и волоконные материалы и т.д. |
||
|
Электролизное разделение компонентов буровых отходов |
||
|
Гравитационное отстаивание |
Отстаивание в амбарах с секционированием буровых отходов по плотности |
|
|
Седиментация путем нанесения буровых отходов на наклонную поверхность в 3…5° |
||
|
Отмыв |
Отмыв загрязняющих веществ, в основном нефти, из объема буровых отходов с помощью горячей (70…95°С) воды и пара |
|
|
Фильтрование |
Вакуумное |
|
|
Фильтрование под давлением |
||
|
Химический |
Отверждение |
Отверждение с применением неорганических (цемент, жидкое стекло, глина) и органических (эпоксидные и полистирольные смолы, полиуретаны и др.) добавок с получением отвержденной смеси для отсыпки кустовых площадок и дорог или формованных изделий для строительства и др. |
|
Применение коагулянтов и флокулянтов |
Обработка отходов бурения коагулянтами (соли алюминия и железа и др.) в сочетании с флокулянтами (полиакриламид и др.) |
|
|
Физико-химический |
Применение специально подобранных реагентов, изменяющих физико-химические свойства, с последующей обработкой на специальном оборудовании |
Электрокоагуляция с осаждением коагулированного осадка |
|
Перемешивание с торфом, опилками, навозом и другими органическими веществами-отходами местных производств для получения теплоизоляционного материала |
||
|
|
|
Смешение бурового шлама с известью, торфом, карбамидной или формальдегидной смолами и т.д., с получением грунтовой смеси для отсыпки внутрипромысловых дорог и буровых площадок |
|
Биологический |
Микробиологическое разложение в почве, биотермическое разложение, рекультивация |
Биодеструкция загрязняющих компонентов буровых отходов с помощью микроорганизмов |
|
Рекультивация нефтезагрязненных земель |
||
|
Использование буровых отходов в качестве мелиоранта для улучшения структурно-механических и агрохимических свойств почв, нейтрализации рН почвы, введения микроэлементов и др. |
В результате анализа научно-технической и патентной литературы по проблеме обезвреживания и утилизации отходов бурения выявлено, что существует множество способов утилизации отходов бурения, однако в настоящее время большинство из них сводится к захоронению либо размещению буровых отходов на территории буровой или в специально отведенных местах (шламохранилище, земляные амбары и т.д.).
Прогрессивными направлениями утилизации буровых отходов являются использование их в качестве исходного сырья для получения строительных материалов, грунтовых смесей, материалов для отсыпки внутрипромысловых дорог и буровых площадок. Большое разнообразие состава и свойств буровых шламов, недостаточная изученность их характеристик, в том числе токсичности и способов ее снижения, не позволяют этим направлениям утилизации получить широкое распространение в промышленности.
Таким образом, нефтедобывающим предприятиям для улучшения экологической ситуации и для снижения экологического ущерба от размещения отходов бурения необходимо использовать безамбарное бурение, а также утилизацию буровых отходов комплексными методами, основанными на вовлечение этих отходов в производственные циклы для получения строительных и иных материалов, пригодных для дальнейшего использования.
Литература:
Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов. – М.: Стройиздат, 1990. – 352 с.
Красногорская Н.Н., Магид А.Б., Трифонова Н.А. Утилизация нефтяных шламов // Нефтегазовое дело. – 2004. – Т.2. – № 1. – С.217–222.
Малышкин М., Пашкевич М. Многоступенчатая биоочистка // ТехНадзор. – 2010. – №10(47).
Ручкинова О.И., Вайсман Я.И. Экологическая безопасность предприятий нефтедобывающего комплекса (система управления нефтеотходами) // Инженерная экология. – 2003. – №2. – С.15–26.
Доклад об экологической ситуации в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре в 2011 году. – Ханты-Мансийск: 2012. – URL: http://ugrainform.ru/upload/iblock/26a/ECO.pdf (дата обращения: 06.06.2012).
Барахнина В.Б. Основы технологии очистки отходов нефтегазового комплекса и оценка ущерба окружающей среде: учеб. пособие / В.Б. Барахнина, И.Р. Киреев, В.В. Свинарев. – Уфа: РИО РУНМЦ МО РБ, 2009. – 242 с.
Ягафарова Г.Г., Барахнина В.Б. Утилизация экологически опасных буровых отходов // Нефтегазовое дело. – 2006. – №2. – С.48–61.
Рядинский В.Ю., Денеко Ю.В. Способы утилизации буровых отходов // Горные ведомости. – 2004. – №4 .– С.82–90.