Утилизация бурового шлама: переработка отходов бурения скважин, вывоз и переработка в зависимости от класса опасности согласно ФККО, повторное использование

Что такое буровой шлам, состав и виды

В переводе с немецкого слово «sludge» означает просто «грязь». Этот термин определяет остаточный продукт мельчайших частиц пыли, образующихся в процессе добычи и производства, особенно при промывке руды или угля, и выпадающих в виде осадка.

Эта пыль по существу представляет собой коллоидную систему, состоящую из нерастворимых частиц, находящихся в жидкости в виде мелкодисперсной взвеси.

Поскольку в состав шлама входят полезные элементы, считается целесообразным утилизировать твердый шлам в технологической установке. Таким образом, буровой шлам содержит:

• алюминий,
• железо,
• кальций,
• кремний,
• магний,
• медь,
• фосфор,
• цинк.

Производственные отходы при бурении

При бурении образуются отходы, которые можно разделить на три типа:

• семья,
• те, которые нуждаются в сортировке,
• промышленный или промышленный.

К первому типу относятся твердые отходы, образующиеся в жилых домах, офисах, столовых, а также неопасные отходы, образующиеся в производственных и технических помещениях, такие как пустая тара, изоляция из стекловаты.

Твердые отходы бурения второго типа необходимо сортировать для последующего повторного использования, поэтому их нельзя сбрасывать в баки, куда помещаются отходы первого типа.

Каждый вид промышленных отходов проходит свою технологию утилизации, где перерабатывается и используется повторно, либо часть перерабатывается и выбрасывается. Их обычно сортируют на смешанный и буровой шламы.

Виды буровых шламов классифицируются, исходя из разных критериев

Рассмотрен основной источник образования. Промышленный шлам состоит из различных видов пыли, в основном образованной:

• в агломерационных компаниях,
• преображает магазины.

К отдельным видам можно отнести отходы после очистки доменных печей, открытых печей, сталеплавильных печей, а также шламы, образующиеся при производстве чугуна и в результате очистки резервуаров.

Виды бурового шлама также характеризуются концентрацией железа в их «пыльном» составе. Исходя из этого, они:

• обогащенный — нейтрализатор и пыль с открытым огнем,
• относительно богатые — пыльные отходы агломерационных и доменных цехов,
• плохая — эта пыль получается в результате газоочистки электросталеплавильных цехов.

Воздействие шлама на окружающую среду

Грязь, образующаяся при буровых работах, добыче и переработке руд и являющаяся отходом бурения, оказывает негативное воздействие на окружающую среду и организм человека в силу своих токсических свойств.

На заметку! В этой ситуации менее опасным считается шлам, который образуется при флотации, а не при осаждении.

Список негативных последствий воздействия бурового шлама достаточно обширен:

• отмечено токсическое воздействие на живые организмы, приводящее к сокращению продолжительности жизни и даже к исчезновению некоторых видов фауны;
• у рыб и беспозвоночных появляются признаки гистологических нарушений, снижается их приспособляемость;
• вредные вещества накапливаются в тканях животных и растений;
• увеличивается частота врожденных аномалий на генетическом уровне;
• из-за проникновения в водоемы тяжелых металлов свойства воды, как физические, так и химические, изменяются в худшую сторону;
• отходы бурения также изменяют структуру почвенных слоев, что негативно сказывается на урожайности сельскохозяйственных угодий;
• температурные показатели имеют тенденцию отклоняться от нормы.

Это позволяет сделать вывод о негативном воздействии бурового шлама на водные ресурсы и почву. Загрязнение атмосферы происходит ее легкими фракциями, которые испаряются, попадают туда, а затем вместе с осадками выпадают на землю. В результате металлическая пыль проникает в почву и грунтовые воды. В тех местах, где на землю обильно оседает пыль, любые растения перестают расти.

В связи с этим особую опасность представляют остаточные продукты добычи и переработки нефти.

Читайте также: Отходы 5 класса опасности: перечень, что к ним относится, утилизация, строительный мусор 5 класса

Важно! Известно, что вода и почва обладают способностью самоочищаться от пыли и других видов загрязнений. Однако из-за огромного количества нерастворимых частиц, поступающих в природу с отходами, им потребуется 30-50 лет, чтобы прийти в норму.

Правила обращения с отходами бурения

Природоохранные мероприятия, направленные на повышение уровня экологической безопасности, в числе правил обращения с отходами бурения включают утилизацию и переработку во вторичное сырье.

Эта работа включает в себя:

• кроме непрерывного приема буровых отходов, их обезвоживания и утилизации, а также возврата воды в максимальных объемах для приготовления бурового раствора;
• правильное использование отходов, подготовленных к утилизации;
• определение возможности использования обезвреженных шламов для производства экологически чистых строительных материалов, особенно «в роли» достаточно прочного и экологически безопасного техногенного грунта.

В процессе добычи нефти образуется определенный вид отходов, называемый нефтешламами. Как правило, они попадают в шламонакопители, где ожидают последующей подготовки и обезвреживания для превращения во вторичное сырье.

Образование отходов бурения

Буровой шлам представляет собой смесь измельченного бурового шлама, остатков бурового раствора (БР), буровых сточных вод, которая удаляется из буровой системы.

Агрегированное состояние бурового шлама (БШ:

• жидкость;
• жесткий;
• тупой.

Происхождение отходов связано с:

• с бурением поисковых, эксплуатационных, разведочных скважин;
• с добычей подземных вод;
• со строительством и реконструкцией скважин.

Процесс бурения в основном ведется в осадочных отложениях глинистых пород.

Трещины и поры частиц бурового шлама при их гидротранспорте на поверхность заполняются, пропитываются жидкостями (промывочными, буферными) и фильтратами буровых растворов.

Представляет собой видоизменение (модификацию) поверхности глинистых частиц. Так образуется буровой шлам.

Необходимость утилизации

Буровой раствор отделяется от шлама при утилизации и используется повторно, а шлам хранится.

Накопление БС происходит:

• в специально отведенных местах;
• в шламонакопителях;
• во временных отстойниках.

В состав бурового шлама входят следующие группы загрязняющих веществ:

1. Органические (нефтепродукты, спирты, полимеры, синтетические поверхностно-активные вещества — ПАВ).
2. Неорганические (тяжелые металлы, кислоты, щелочи, соединения бария, хрома, железа, хлориды).

Буровой шлам в зависимости от условий происхождения может иметь класс экологической опасности от 3 до 5.

К основным компонентам, оказывающим негативное воздействие на окружающую среду, относятся:

• масло;
• тяжелые металлы (в подвижной или связанной форме);
• ПАВ;
• минеральные соли.

Поэтому отходы БС, содержащие такие вещества, требуют удаления и утилизации.

ФККО и класс опасности

Согласно «Федеральному классификационному каталогу отходов» (ФККО) отходы бурения по условиям происхождения относятся к блоку 2 «Горное дело».

Тип кода — 29000000000, наименование: «Отходы прочих горных работ, в том числе геологоразведочных, геофизических и геохимических работ».

Этот вид кода содержит следующие подвиды, группы, подгруппы, виды кодов ФККО.

Группа 29010000000 — разведочные, геохимические и геофизические работы в рамках подземных исследований. Содержит типы кодов FKKO:

Код	Имя (источник)	Общее состояние и физическая форма отходов	Класс опасности отходов	Расшифровка класса опасности для отходов
29010111394	Буровой раствор. Выполнить разведочные работы	Другие разрозненные системы (39)	4	Немного опасно. Степень влияния низкая. Срок погашения — от 3 лет.
29010112395	5	Безвредный. Почти не опасен. Угроза окружающей среде приближается к 0.

Подвид 29100000000 — отходы производства природного (попутного) газа, газового конденсата, сырой нефти (прочие виды деятельности).

Группа 29110000000 — отходы бурения (добыча сырой нефти, природного газа, газового конденсата).

Подгруппа 29111000000 — растворы буровые отработанные (бурение газовых, нефтяных, газоконденсатных скважин). Содержит типы кодов FKKO:

Код	Имя (происхождение отходов)	Общее состояние и физическая форма отходов	Класс опасности отходов	Расшифровка класса опасности для отходов
29111001394	Бурение нефтяных скважин.	Другие дисперсные системы (39).	4	Немного опасно. Степень влияния низкая. Срок погашения — от 3 лет.
29111011394	Бурение газовых и газоконденсатных скважин.	4
29111081394	Водоэмульсионные глиносодержащие БК, образующиеся при бурении скважин для добычи сырой нефти, природного газа, газового конденсата.	4
29111112393	БР на основе углеводородов. Происхождение — добыча сырой нефти, природного газа и газового конденсата.	Другие дисперсные системы (39).	3	Умеренно опасен. Они разрушают окружающую среду. Продолжительность восстановления составляет 10 лет.
29111411393	ОБР на водной основе на основе глины, с добавками биоразлагаемых полимеров. Бурение связано с добычей природного газа, газового конденсата, сырой нефти.	3
29111541393	ОБР с добавлением фенольных реагентов и производных на основе фенола. Происхождение — бурение разрезов с солянокупольной тектоникой.	3

Используемые сокращения: БР — буровой раствор, ОБР — отходы бурового раствора.

Подгруппа 29112000000 — буровой шлам (добыча сырой нефти, природного газа, газового конденсата). Содержит типы кодов FKKO:

Код	Имя (источник)	Общее состояние и физическая форма отходов	Класс опасности отходов	Расшифровка класса опасности для отходов
29112001394	Буровой шлам (добыча сырой нефти).	Другие дисперсные системы (39).	4	Немного опасно. Степень влияния низкая. Срок погашения — от 3 лет.
29112011394	БСХ (добыча природного газа и газового конденсата).	4
29112081394	БСХ (добыча сырой нефти, газового конденсата, природного газа с использованием глинистого бурового раствора на водной основе).	4
29112111393	БСХ, умеренно опасные (добыча сырой нефти, природного газа, газового конденсата с использованием БР на углеводородной основе).	3	Умеренно опасен. Они разрушают окружающую среду. Продолжительность восстановления составляет 10 лет.
29112112394	БСХ, малоопасные, образуются в результате добычи сырой нефти, природного газа, газового конденсата с использованием БР на углеводородной основе.	4	Немного опасно. Степень влияния низкая. Срок погашения — от 3 лет.
29112122394	ДО, обезвоженные (добыча сырой нефти, природного газа, газового конденсата, с использованием БР на углеводородной основе).	4
29112411394	БСХ (добыча сырой нефти, природного газа и газового конденсата с использованием водоэмульсионной глины БК с биоразлагаемыми полимерными добавками).	4
29112321394	БСХ (добыча сырой нефти, природного газа, газового конденсата с использованием солей на водной основе БК, с добавлением биоразлагаемых полимеров).	4
29112521394	Бш образовался в результате проседания участков солянокупольной тектоники.	4

Используемые сокращения: БШ — буровой шлам, БР — буровой раствор.

Группа 29120000000 — отходы от ремонта оборудования, используемого для добычи природного газа, газового конденсата, сырой нефти.

Подгруппа 29126000000 — прочие отходы при выводе из эксплуатации и капитальном ремонте скважин.

Подгруппа 29126100000 — отходы бурения от капитального ремонта скважин. Содержит типы кодов FKKO:

Код	Имя (источник)	Общее состояние и физическая форма отходов	Класс опасности отходов	Расшифровка класса опасности для отходов
29126111393	БСГ образуется при капитальном ремонте скважин с применением БР на углеводородной основе.	Другие разрозненные системы (39)	3	Умеренно опасен. Они разрушают окружающую среду. Продолжительность восстановления составляет 10 лет.
29126177395	БШ (в смеси) от капитального ремонта скважин, применяемых при добыче сырой нефти, газа, газового конденсата.	5	Практически безобидный, безобидный. Угроза окружающей среде стремится к нулю.
29126178394	БШ в смеси, с содержанием нефти менее 2%, образующейся при капитальном ремонте скважин при добыче нефти, газа, газового конденсата.	4	Немного опасно. Степень влияния низкая. Срок погашения — от 3 лет.
29126179394	БШ (в смеси), образующийся при капитальном ремонте скважин при добыче сырой нефти, природного газа, газового конденсата, содержащий более 2 % нефтепродуктов.	4

Используемые сокращения: БШ — буровой шлам.

Подгруппа 29220000000 — отходы бурения, связанные с добычей калийных солей. Содержит типы кодов FKKO:

Код	Имя (источник)	Общее состояние и физическая форма отходов	Класс опасности отходов	Расшифровка класса опасности для отходов
29220101324	Отходы бурения, образующиеся при добыче калийных солей.	Фиксируется в жидкости/суспензии	4	Немного опасно. Степень влияния низкая. Срок погашения — от 3 лет.
29220201204	Буровой шлам, полученный при бурении скважин при добыче калийных солей.	Твердый	4

Группа 29920000000 — отходы вододобычи. Содержит код типа FKKO:

Код	Имя (источник)	Общее состояние и физическая форма отходов	Класс опасности отходов	Расшифровка класса опасности для отходов
29921211395	Буровой шлам от бурения, связанный с добычей подземных вод (пресных и солоноватых).	Другие распределенные системы	5	Практически безобидный, безобидный. Угроза окружающей среде стремится к нулю.

Способы переработки

После появления данных о токсичности бурового шлама (в 70-80-е годы 20 века) и о миграции их компонентов в окружающей среде (особенно в почвах и подземных водах) технологии утилизации и переработки отходов подверглись переоценке. Появились более совершенные методы и их комбинации.

Известные современные направления утилизации отходов бурения подразделяются на следующие группы (признаки классификации):

• физический;
• химический;
• физические и химические;
• термальный;
• биологический.

Физические методы

Это направление представлено технологиями:

1. Захоронение в специально отведенных местах (кладбищах, шламонакопителях, пустырях, в земляных амбарах, карьерах после разработки, в районах с вечной мерзлотой).
2. Нагнетание в трещины пласта, образовавшиеся в результате гидроразрыва пласта, а также в глубокие подземные горизонты (технология CRI).

Последним этапом метода захоронения должно быть восстановление использованной территории или ее самозарастание. Закачка в пласт – перспективное направление, не нашедшее распространения в отечественной отрасли утилизации отходов бурения из-за высоких эксплуатационных затрат.

Химические и физико-химические

Методы включают следующие методы утилизации:

1. Закалка. С помощью специальных добавок неорганической природы (глинозем, жидкое стекло, портландцемент, фосфогипс, доломитовая мука) и органической (фенолформальдегидные смолы, полиуретаны) получают отвержденную смесь отходов бурения для последующей утилизации.
2. Инкапсуляция реагентов. Буровой шлам смешивают с инкапсулирующим агентом, таким как негашеная известь. Когда шлам смешивается с известью, он образует порошок, который инкапсулируется в твердый материал, изолируя токсичные отходы от окружающей среды.
3. Гидрофобизация (нейтрализация ила) происходит с помощью упрочняющих составов, которые значительно снижают проникновение органических соединений в воду из ила. Вещества также препятствуют образованию помутнений. Токсичность отходов увеличилась в десять раз.
4. Использование подобранных реагентов для смешивания с отходами бурения. Целью является изменение физико-химических свойств БО с последующей обработкой на специальном оборудовании. Возможные реагенты: известь, песок, торф, гипс, смола, гипс, удобрение, портландцемент.

Термические

К этой группе методов утилизации относится обработка отходов в печах различной конструкции.

Возможные тепловые процессы:

• сжигание;
• нагрев и сушка;
• высокотемпературный обжиг.

Термические методы обезвоживания, обезвреживания, обезвреживания бурового шлама за счет высоких температур снижают токсичность и очищают отходы от вирусов, спор, болезнетворных микробов. Технологии эффективны, но не всегда экономически выгодны.

Биологические

Включают микробиологическую и биотермическую деградацию в почве и переработку, а именно:

1. Смешивание буровых растворов с гумино-минеральными концентратами (массовая доля 15% и более гуминовых кислот).
2. Биологическая деструкция загрязнителей бурового шлама путем биоремедиации (использование микроорганизмов).
3. Рекультивация загрязненных земель с использованием смесей на основе торфа, песка, бурового шлама и нейтрализующих и смягчающих добавок, включающих доломитовую муку, гипс, хлористый кальций, мел, доменный шлак.

При выборе способа утилизации бурового шлама учитывают ландшафтные, климатические и геологические условия. Играют роль удаленность буровых станций друг от друга, энергетические и транспортные затраты на реализацию того или иного метода.

Утилизация бурового раствора

Наиболее доступным способом избавления от отработанного бурового раствора (ОВР) считается повторное использование для бурения новых скважин.

Другие методы:

1. Применение ОБР для крепления скважин. Раствор добавляют в тампонажные материалы, применяемые при цементировании скважин.
2. Регенерация (рециклинг) активных компонентов в ОБР с получением глиняного порошка.
3. Экстракционный метод извлечения органических веществ с помощью растворителей. В отработанный буровой раствор добавляют флокулянты и коагулянты для обезвоживания материала и перевода раствора в твердую массу с помощью отвердителя.

Также существует технология подземного захоронения ОБР. Отходы собираются в сараях. В первой секции — амбаре оседают механические примеси, а жидкая субстанция бурового раствора поступает во вторую секцию — амбар-накопитель, откуда перекачивается в абсорбирующие слои.

Возможности повторного использования

Перспективным направлением, связанным с утилизацией отходов бурения, является повторное использование вторичного сырья.

Это квитанция на строительные материалы:

• керамика;
• кирпич;
• тротуарная плитка;
• керамзит;
• шлакоблоки;
• бордюрный камень;
• гранулированный заполнитель для бетона;
• изделия для обратной засыпки дорог, буровых площадок;
• почвенные смеси и биостимуляторы роста растений.

Выгода переработки. Продукты из переработанного шлама

Различные организации получают выгоду от использования методов обезвреживания и утилизации бурового шлама:

• нефтяные компании: они не должны заботиться о судьбе отходов, это делают другие организации;
• перерабатывающим компаниям предоставляется возможность перерабатывать сырье для получения определенных продуктов.

Основным преимуществом этой категории методов обращения с отходами является отсутствие необходимости захоронения шламонакопителей.

Изделия из отходов:

• плитка для мощения тротуаров;
• границы;
• комплектующие для производства дорожных покрытий;
• шлакоблок специального назначения – для строительства объектов хозяйственного назначения и т.д.

Кто производит откачку, транспортировку и/или обезвреживание и переработку шламов

Действия с отходами, образующимися в результате разработки месторождений (вследствие бурения), осуществляют организации по охране окружающей природной среды. В сферу их деятельности также входит поиск новых возможностей для повышения качества утилизации, снижения уровня ущерба окружающей среде.

Компании должны иметь лицензию на работу с отходами различных категорий, включая буровой шлам 4 класса опасности.

Проблема уничтожения буровых отходов: экономия и халатное отношение руководства большинства добывающих компаний

В целях экономии не проводится надлежащая дезинфекция сырья. Наиболее важные методы обращения с отходами в этом случае:

• отправка в шламонакопители;
• разделение жидкости, содержащей углеводороды;
• захоронение с цементом.

Тяжелые металлы, нефтяные примеси по-прежнему находятся в отходах и отравляют окружающую среду.

Перспектива успешного бизнеса по переработке бурового шлама

При правильной подготовке сырья создаются условия для дальнейшей переработки. Шлам используется как основной компонент при производстве различных изделий, которые используются для строительства дорог, хозяйственных построек.

В результате предприятия, использующие такое сырье, могут наладить производство щебня, бордюрного камня, шлакоблока, тротуарной плитки и вяжущих смесей.

Это дает возможность снизить интенсивность накопления отходов, избежать отправки большого количества сырья на свалку.