Способ утилизации буровых шламов

Изобретение относится к утилизации буровых шламов и может использоваться для получения универсальной смеси, предназначенной в качестве грунта, как для строительства дорог, так и для улучшения плодородных свойств почвы. Технический результат: повышение прочности получаемого материала, снижение расхода цемента и снижение стоимости процесса утилизации. Способ утилизации бурового шлама включает смешивание бурового шлама с предварительно вспененной и отвержденной карбамидной и/или формальдегидной смолой, дополнительное введение кальцийсодержащих и органических добавок с последующим смешиванием с цементом и оксидами при следующим соотношении компонентов, мас.%: буровой шлам - 30-50; карбамидная и/или формальдегидная смола - 2-5; кальцийсодержащие добавки - 2-3; органические добавки - 1-10; цемент - 3-5; оксиды - остальное. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к утилизации буровых шламов и может использоваться для получения универсальной смеси, предназначенной в качестве грунта как для строительства дорог, так и для улучшения плодородных свойств почвы.

Известен Способ утилизации бурового шлама, основанный на связывании бурового шлама с карбамидной смолой (Булатов А.И., Макаренко П.П., Шеметов В.Ю. «Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности», М., «НЕДРА», 1997, с.323, таб.67).

Недостатком указанного способа является высокая токсичность полученной массы.

Наиболее близким является Способ утилизации промышленных шламов, включающий смешивание шлама со смолой, оксидами и с последующим смешиванием с цементом (ЕПВ №0128966, С02F 11/, С04В 31/00 от 15.06.83 г., опубл. «Изобретение в СССР и за рубежом», выпуск 52, №8, 1984 г., прототип).

Недостатком вышеуказанного способа является большой расход цемента, высокая стоимость процесса утилизации.

Предлагаемый СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ позволяет устранить указанные выше недостатки и получить универсальную смесь для использования в качестве строительного материала с повышенной прочностью и в качестве почвогрунтов с улучшенными экологическими свойствами, для этого он предусматривает использование бурового шлама, смешивание бурового шлама с предварительно вспененной и отвержденной карбамидной и/или формальдегидной смолой, дополнительное введение кальцийсодержащих и органических добавок с последующим смешиванием с цементом и оксидами при следующим соотношении компонентов, мас.%:

буровой шлам	- 30-50
карбамидная и/или
формальдегидная смола	- 2-5
кальцийсодержащие
добавки	- 2-3
органические добавки	- 1-10
цемент	- 3-5
оксиды	- остальное

В качестве кальцийсодержащих добавок используют хлористый кальций или известь, в качестве органических добавок используют торф и/или предварительно разложившиеся отходы деревообработки, в качестве оксидов используют песок. Процесс вспенивания карбамидной и/или формальдегидной смолы осуществляют при температуре 25-40°С в течение 45-90 мин, а процесс отверждения карбамидной и/или формальдегидной смолы осуществляют при температуре 25-40°С в течение 24-48 часов.

Предлагаемый СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ осуществляют следующим образом.

Современная нефтедобывающая промышленность производит огромное количество отходов нефтедобычи, в том числе буровых шламов. Являясь разновидностью промышленных шламов, эти отходы имеют ряд отличительных свойств, а именно текучесть, статичность, гигроскопичность и т.п.

В ряде случаев буровые шламы содержат нефть и нефтепродукты. Эти включения после переработки известными способами мигрируют в окружающую среду, загрязняя почву.

Предлагаемый СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ позволяет исключить, указанные выше недостатки, в том числе за счет отверждения буровых шламов и превращения их в состояние, близкое по физико-механическим характеристикам к естественным почвогрунтам.

Для этого берут карбамидную и/или формальдегидную смолу в количестве от 2 до 5 мас.% и вспенивают посредством известных пеногенераторов при температуре 25-40°С в течение 45-90 мин. Затем ее отверждают посредством кислотосодержащего катализатора, например уксусной кислоты, выдерживая в течение в течение 24-48 часов при температуре 25-40°С.

После этого предварительно вспененную и отвержденную карбамидную и/или формальдегидную смолу смешивают с буровым шламом в количестве от 30 до 50%, который содержит твердую фазу 40-65%, нефть не более 7% и воду.

Затем для получения универсальной смеси вводят кальцийсодержащие добавки в виде извести или хлористого кальция в количестве от 2 до 3%, органические добавки из торфа и/или предварительно разложившихся отходов деревообработки в количестве от 1 до 10%. После чего добавляют цемент в количестве от 3 до 5% и оксиды в виде песка. Причем смешивание с песком могут осуществлять на месте использования получаемой универсальной смеси. После смешивания всех ингредиентов универсальная смесь выдерживается в течение 2-3 суток.

Как показали эксперименты, проведенные в ходе выполнения работ на Приобском месторождении нефти, вспененная и отвержденная карбамидная и/или формальдегидная смола сокращает ее расход. В то же время высокая относительная поверхность вспененной карбамидной и/или формальдегидной смолы резко повышает ее сорбционные способности по отношению таких загрязнителей, как нефть.

Введение кальцийсодержащих добавок, например, хлористого кальция приводит к снижению расхода цемента за счет введения свободных ионов кальция. Без этой добавки глинистые составляющие бурового шлама связывают ионы кальция цемента, чем снижают его цементирующие способности. Добавление только 1% хлористого кальция снижает расход цемента вдвое.

Органические добавки, такие как торф, используются как дешевый сорбент, которые сорбируют подвижные загрязнения в буровом шламе, такие как нефтепродукты, тяжелые металлы, соли, препятствуя тем самым их миграции в почву, и за счет этого улучшают плодородие получаемой универсальной смеси.

Торф и предварительно разложившиеся отходы деревообработки имеет кислотную характеристику показателя рН, а шламы буровых производств, имеют щелочную среду. Таким образом, торф и предварительно разложившиеся отходы деревообработки нейтрализуют щелочную среду бурового шлама. Кроме того, торф содержит микрофлору, которая способствует разложению углеводородов нефти и связыванию тяжелых металлов в малоподвижные соединения, например хилатные. Известь также способствует образованию хилатных соединений.

Как показывает практика, использование торфа и предварительно разложившихся отходов деревообработки в составе предлагаемой универсальной смеси позволяет снизить расход цемента на 20-30%, что повышает ее вязкость и качество.

Смешивание компонентов универсальной смеси с песком на месте ее использования позволяет существенно снизить расходы на транспортировку песка, которого, как правило, достаточно у мест использования универсальной смеси.

Полученная универсальная смесь малотекучая, что позволяет перевозить ее в открытых самосвалах без герметизации кузова и тем самым снизить расходы на ее транспортировку и исключить загрязнение окружающей среды в процессе ее транспортировки.

Увеличение количества бурового шлама свыше 50% в составе универсальной смеси приводит, в том числе, и к ухудшению качества и экологических свойств, а использование бурового шлама менее 30% экологически и экономически не выгодно.

Проведенные работы по предлагаемому СПОСОБУ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ показали, что полученная универсальная смесь может использоваться:

- в качестве строительного материала - для укрепления откосов дорог, что позволяет сохранить дороги, например, от размыва во время проливных дождей, для укрепления строительных площадок, в том числе и с неоднородным, и неустойчивым составом грунта;

- одновременно в качестве строительного материала и в качестве почвогрунта - для укрепления откосов дорог и получения почворастительного покрова на откосах дорог;

- в качестве почвогрунта путем внесения ее, например, в песчаную почву, в почву с высоким содержанием глины для улучшения плодородных свойств почвы.

Суть предлагаемого решения можно проиллюстрировать следующими примерами.

Пример 1.

В емкость с перемешивающим устройством засыпали формальдегидную смолу в количестве 4 мас.% (40 кг), которую предварительно вспенили пеногенератором и отверждали посредством уксусной кислоты. Затем добавили буровой шлам в количестве 35 мас.% (350 кг), содержащим твердую фазу 55%, нефть 7%, и перемешали.

После смешивания бурового шлама со вспененной и отвержденной формальдегидной смолой в емкость добавили хлористый кальций в количестве 2 мас.% (20 кг), торф в количестве 6 мас.% (60 кг), цемент в количестве 4 мас.% (40 кг), песок в количестве 49 мас.% (490 кг), и все это перемешали.

Полученную универсальную смесь выдержали в течение 3 суток и затем на самосвале вывезли на отсыпку строительной площадки. Там посредством транспортных средств ее отсыпали, с помощью катка утрамбовали и выдержали в течение 30 суток, после чего получали плотную прочную строительную площадку, не пропускающий воду.

Пример 2.

В емкость с перемешивающим устройством засыпали карбамидную смолу в количестве 5 мас.% (50 кг), которую предварительно вспенили пеногенератором и отверждали посредством уксусной кислоты, и буровой шлам в количестве 44 мас.% (440 кг), содержащим твердую фазу 65%, нефть 5%. Карбамидную смолу и буровой шлам перемешали.

После смешивания бурового шлама со вспененной и отвержденной карбамидной смолой в емкость добавили известь в количестве 3 мас.% (30 кг), предварительно разложившуюся древесную щепу в количестве 10 мас.% (100 кг), цемент в количестве 5 мас.% (50 кг), песок в количестве 40 мас.% (400 кг), и все это перемешали.

Полученную универсальную смесь выдержали в течение 2 суток и затем вывезли самосвалом на откосы дороги. На откосах дорог универсальную смесь отсыпали посредством транспортных средств, с помощью катка ее утрамбовали и выдержали 29 суток. Затем верхний слой универсальной смеси на откосах дорог разрыхлили и засеяли семенами трав, через 15 дней проросла трава и откосы на дорогах получились плотными прочными с растительным покровом в верхнем слое.

В процессе эксплуатации полученной универсальной смеси отсутствовала миграция загрязняющих веществ из нее в почву.

Для осуществления предлагаемого СПОСОБА УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ использовались известные технические устройства, в том числе и транспортные.

Применение заявленного СПОСОБА УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ позволило

снизить токсичность полученной универсальной смеси за счет нейтрализации токсичных компонентов буровых шламов,

снизить стоимость процесса утилизации буровых шламов, за счет сокращения объема использования дорогостоящих компонентов,

получить универсальную смесь для использования в дорожном строительстве в качестве строительного материала с повышенной прочностью и в качестве почвогрунтов с улучшенными экологическими свойствами за счет нейтрализации токсичных компонентов буровых шламов.

1. Способ утилизации буровых шламов, включающий смешивание шлама со смолой, оксидами и с цементом, отличающийся тем, что при смешивании используют предварительно вспененную и отвержденную карбамидную и/или формальдегидную смолу, в качестве шлама используют буровой шлам, затем дополнительно вводят кальцийсодержащие и органические добавки, после этого добавляют цемент и оксиды при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Буровой шлам	30-50
Карбамидная и/или формальдегидная смола	2-5
Кальцийсодержащие добавки	2-3
Органические добавки	1-10
Цемент	3-5
Оксиды	остальное.

2. Способ утилизации буровых шламов по п.1, отличающийся тем, что в качестве органических добавок используют торф и/или предварительно разложившиеся отходы деревообработки.

3. Способ утилизации буровых шламов по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащих добавок используют хлористый кальций или известь.

4. Способ утилизации буровых шламов по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидов используют песок.

5. Способ утилизации буровых шламов по п.1, отличающийся тем, что процесс вспенивания карбамидной или формальдегидной смолы осуществляют при температуре 25-40°С в течение 45-90 мин, а процесс отверждения карбамидной или формальдегидной смолы осуществляют при температуре 25-40°С в течение 24-48 ч.