Интенсивное развитие нефтедобывающей промышленности сопровождается негативным воздействием на окружающую среду. Одним из источников такого воздействия являются отходы бурения, образующиеся при строительстве скважин. Особую актуальность приобретает проблема обращения с отходами, содержащими углеводороды, в связи с расширением практики применения буровых растворов на углеводородной основе (РУО). Такие растворы используются при бурении скважин со сложными профилями, обеспечивая стабилизацию неустойчивых пород и низкую аварийность [1, 2].

В процессе бурения образуются жидкие (отработанный буровой раствор) и твёрдые (буровой шлам) отходы. Для их накопления используются шламовые амбары, которые занимают значительные площади и являются источником техногенного воздействия на почву, грунтовые воды и атмосферу [3, 4]. В связи с этим возникает необходимость детального изучения состава и свойств отходов бурения на углеводородной основе для разработки природосберегающих технологий их утилизации.

Буровой шлам, образующийся при использовании РУО, представляет собой мягкопластичную пастообразную массу чёрного цвета с отчётливым запахом нефтепродуктов [5]. Он обладает неблагоприятными водно-физическими свойствами: полной бесструктурностью, низкой аэрацией и слабой фильтрационной способностью [6]. Жидкие отходы (отработанный раствор) представляют собой коллоидную систему на углеводородной основе с взвешенными частицами выбуренной породы и органических соединений.

Целью исследования являлась экологическая оценка отходов бурения на углеводородной основе для обоснования выбора методов их последующей утилизации. Испытания проводились в аккредитованной лаборатории кафедры «Техносферная безопасность» Тюменского индустриального университета.

Результаты лабораторных исследований

Испытания проводились в аккредитованной лаборатории Тюменского индустриального университета. Установлено, что буровой шлам — пастообразная масса чёрного цвета с запахом нефтепродуктов. Гранулометрический анализ выявил преобладание илистой фракции (d < 0,001 мм) — 63,60 %, что позволяет отнести шлам к тяжёлым глинам.

Содержание нефтепродуктов в шламе составляет 1800 мг/кг, в отработанном растворе — 9000 мг/кг. Концентрация хлорид-ионов достигает 4049 и 1734 мг/кг соответственно. Водородный показатель нейтральный (7,31 и 6,5 ед. pH).

По тяжёлым металлам превышение ПДК зафиксировано только по хрому: 16,00 ± 5,00 мг/кг в шламе и 22 ± 6,00 мг/кг в растворе при ПДК 6,00 мг/кг (превышение в 2,67 раза). Остальные элементы не превышают нормативов.

Токсикологические испытания на Daphnia magna и Chlorella vulgaris показали острое токсическое действие отходов. Они отнесены к IV классу опасности. Кратность разбавления водной вытяжки для шлама — 6,30 и 12,53; для раствора — 31,60 и 15,49.

Проведённая экологическая оценка отходов бурения, образующихся при использовании растворов на углеводородной основе, показала, что они содержат повышенные концентрации нефтепродуктов и хлорид-ионов, а также характеризуются превышением ПДК по хрому в 2,67 раза. По гранулометрическому составу шлам относится к тяжёлым глинам. Токсикологические испытания подтвердили острое токсическое действие отходов и их принадлежность к IV классу опасности. Полученные данные свидетельствуют о необходимости комплексного подхода к выбору методов утилизации, учитывающего как экологические, так и технологические аспекты. Дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку эффективных сорбционных технологий обезвреживания отходов бурения на углеводородной основе.

Литература:

1. Тимофеева С. С. Техносферная безопасность Байкальского региона: современное состояние и проблемы // XXI век. Техносферная безопасность. — 2018. — Т. 3, № 4 (12). — С. 75–90.
2. Рязанов Я. А. Энциклопедия по буровым растворам. — Оренбург: Летопись, 2005. — 664 с.
3. Булатов А. И., Макаренко П. П., Шеметов В. Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. — М.: Недра, 1997. — 483 с.
4. Скипин Л. Н. и др. Техногенное воздействие шламовых амбаров на окружающую среду полуострова Ямал // Вестник Красноярского ГАУ. — 2014. — № 11 (98). — С. 146–150.
5. Тарасова С. С., Быцко А. А., Друзь Д. П. Характеристика бурового раствора на углеводородной основе и его влияние на свойства выбуренной породы // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе. — Тюмень, 2018. — С. 326–329.
6. Тарасова С. С. и др. Изменение водно-физических свойств бурового шлама в процессе его утилизации в техногенный грунт // Проблемы управления речными бассейнами при освоении Сибири и Арктики. — Тюмень, 2017. — Т. 1. — С. 270–274.
7. ГОСТ 25100–2011. Грунты. Классификация. — М.: Стандартинформ, 2018. — 39 с.
8. Тарасова С. С., Гаевая Е. В. Экологическая оценка отходов бурения на углеводородной основе // Вопросы современной науки и практики. — 2019. — № 3 (73). — С. 50–56.
9. ГН 2.1.7.2511–09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. — М., 2009. — 10 с.
10. СанПиН 42–128–4433–87. Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве. — М., 1988. — 56 с.