Состав для инертизации отходов бурения

Авторы патента:

Пономаренко Дмитрий Владимирович (RU)

C09K8/46 - Материалы для различного использования, не отнесенные к другим подклассам

B09B3 - Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредное

Владельцы патента RU 2387689:

ООО ПКБ "Геотехнология" (RU)

Изобретение относится к охране природной среды при строительстве, эксплуатации и демонтаже нефтегазовых скважин и предназначено для нейтрализации методом отверждения (инертизации) отходов бурения (отработанные глинистые буровые растворы и буровые шламы, а также другие шламы), содержащих нефтепродукты, тяжелые металлы, ПАВ и другие загрязнители. Технический результат изобретения - снижение трудоемкости приготовления состава для инертизации отходов бурения, их обезвреживание и утилизация. Состав для инертизации отходов бурения содержит, мас.%: цемент 40-80; природный силикагель 20-60; 20%-ное жидкое стекло - 10-20 от сухого отверждаемого материала. 3 табл.

Известны составы, используемые для нейтрализации методом отверждения всего объема захороняемых отходов бурения. Их основу составляют цементная пыль и отходы гипсового производства (см. патент RU № 2162918, МПК 7 E02D 31/02, D09D 1/00, С09К 7/02 от 10 февраля 2001 г.).

Основными существенными недостатками известного состава являются:

- не решена проблема утилизации соли;

- обязателен амбарный способ накопления отходов бурения;

- трудоемкость процесса перемешивания в амбаре всего объема отходов бурения с консолидирующим материалом.

Известен также и состав для инертизации отходов бурения на основе цемента и с доломитовой мукой (см. патент РФ № 2040633, МПК Е02В 3/16, C09R 7/02 от 25.07.1995 г.).

Основными существенными недостатками известного состава являются:

- необходимость использования амбарного способа накопления отходов бурения;

- трудоемкость процесса перемешивания в амбаре всего объема отходов бурения с консолидирующим материалом;

- необходимость захоронения отвержденного материала в амбарах.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявляемого решения, является состав на основе цемента и других материалов (см. SU 1754881 от 15.08.1992, 4 с.).

Основными существенными недостатками использования известного прототипа являются:

- трудоемкость процесса смешения компонентов состава и отходов бурения;

- не решена проблема утилизации соли.

Основной задачей заявляемого технического решения являются снижение трудоемкости приготовления состава для инертизации отходов бурения и высокая эффективность его использования для обезвреживания и утилизации отходов бурения, загрязненных тяжелыми металлами, фенолами, нефтепродуктами и другими загрязнителями.

Поставленная задача решается в изобретением за счет использования в составе для инертизации отходов бурения цемента, дополнительно - природного силикагеля и 20%-ного жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент	40-80
природный силикагель	20-60
указанное жидкое стекло	10-20 от сухого отверждаемого
	материала

Ни из научной, ни из патентной литературы нам не известно о существовании состава, используемого для инертизации отходов бурения, содержащего компоненты, идентичные предлагаемым.

В качестве цемента используют портландцемент марки М-500 и другие виды цемента.

В качестве природного силикагеля используют опоку - кремнеземистые породы, содержащие до 97% кремнекислоты, аморфного кремнезема (опала) и небольшое количество других примесей (см. сайт http://www.idt-invest.ru/termin4.htm.). Опал представляет собой водосодержащий коллоидальный оксид кремния глобулярного строения (Горная энциклопедия, том 3, М.: Советская энциклопедия, 1987, с.569).

Существенные признаки заявляемого решения в совокупности обладают новизной, и предлагаемый состав соответствует критерию новизны для признания его изобретением. Совокупность существенных признаков, присущих заявленному решению, необходима и достаточна для реализации поставленной изобретением задачи (каждый из признаков необходим, а все вместе достаточны). Таким образом, существенные признаки предлагаемого в качестве изобретения задачи влияют непосредственно на реализацию поставленной задачи. Правомерен вывод о наличии причинно-следственной связи между существенными признаками данного решения и реализуемой задачей, что свидетельствует о том, что заявляемый состав соответствует критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый состав с присущими ему существенными признаками может быть в промышленных условиях реализован многократно с полным решением поставленной задачи.

Отсюда правомерен вывод о соответствии заявляемого решения критерию «промышленная применимость».

Предлагаемый состав для инертизации отходов бурения апробирован в полупроизводственных условиях эксплуатации Астраханского газоконденсатного месторождения, где большая часть отходов бурения отличается высокой минерализацией. Ниже приводятся результаты этой апробации (табл.1, 2, 3).

Пример 1.

Отходы бурения поступали на блок инертизации (промышленная установка обезвреживания шламов). Здесь при помощи лопастного смесителя производили механическое перемешивание отходов бурения с консолидирующим материалом «АОРСИТ-ИН» на основе портландцемента марки М 500-40 мас.% и тонкодисперсной (0,01-0,25 мм) активной добавки - опоки - 60 мас.%. В количественном эквиваленте расход отверждающего состава составил примерно 200 кг (цемента - 80 кг, сорбента - 120 кг) на 1 т отходов бурения. Затем добавляли 10% от сухого отверждаемого материала раствор активатора твердения (100 кг на 1 т отходов) 20%-ное натриевое жидкое стекло, представляющее собой густую жидкость и обладающее следующими характеристиками: массовая доля двуокиси кремния - 24,8-34,3; массовая доля окиси железа и окиси алюминия - не более 0,25%; массовая доля окиси кальция - не более 0,12%; массовая доля серного ангидрида - не более 0,07%; массовая доля окиси натрия - 9,0-12,9%; силикатный модуль - 2,7-2,9; плотность - 1,36-1,5 г/см³.

При перемешивании смеси инертизации с отходами бурения происходит связывание токсичных примесей сорбентом. Сорбция токсичных примесей в комплексе протекает до полного обезвреживания (табл.1).

Добавление активаторов твердения (цемента и жидкого стекла) позволяет получить на основе обезвреженного отхода достаточно прочный материал. Образовавшаяся при твердении прочная консервирующая матрица предотвращает растворение токсичных веществ под воздействием компонентов окружающей среды, дополнительно связывает их физически и химически, снижает поверхность контакта с окружающей средой.

Таблица 1
Результаты анализа водной вытяжки, выделенной из отвержденной смеси (буровой шлам + отверждающий состав «АОРСИТ-ИН»)
Наименование	рН	Плотный остаток, %	Оптическая плотность, А	Na⁺%	Cl^- %	Ca²⁺ %	Mg²⁺ %	SO₄ ^2- %	НСО₃ ^- %	СО₃ ^2- %
Буровой шлам	8,89	42,05	0,691	9,94	9,94	1,15	0,05	1,87	0,04	0,24
Отвержденная смесь	11,65	2,88	0,166	0,08	0,05	0,77	0,03	1,02	0,02	3,01

Пример 2.

Результаты апробации состава в примере 2 даны в табл.2.

Таблица 2
Результаты анализа водной вытяжки, выделенной из отвержденной смеси (буровой шлам + отверждающий состав «АОРСИТ-ИН»)
Наименование	рН	Плотный остаток, %	Оптическая плотность, А	Na⁺%	Cl^- %	Са²⁺ %	Mg²⁺ %	SO₄ ^2- %	НСО₃ ^- %	СО₃ ^2- %
Буровой шлам	8,89	42,05	0,691	9,94	9,94	1,15	0,05	1,87	0,04	0,24
Отвержденная смесь	11,96	3,35	0,098	0,02	0,15	0,64	0,00	0,85	0,03	4,86

Пример 3.

Результаты апробации состава в примере 3 даны в табл.3.

Таблица 3
Результаты анализа водной вытяжки, выделенной из отвержденной смеси (буровой шлам + отверждающий состав «АОРСИТ-ИН»)
Наименование	рН	Плотный остаток, %	Оптическая плотность, А	Na⁺%	Cl^- %	Са²⁺ %	Mg²⁺ %	SO₄ ^2-%	НСО₃ ^- %	СО₃ ^2- %
Буровой шлам	8,89	42,05	0,691	9,94	9,94	1,15	0,05	1,87	0,04	0,24
Отвержденная смесь	11,69	4,32	0,156	0,04	0,10	0,69	0,05	1,14	0,03	3,62

Продуктом обезвреживания отходов бурения в примерах 1, 2, 3 является инертная масса с характеристиками техногенных грунтов, соответствующих IV классу опасности, которая может использоваться в качестве инертного грунта для выравнивания рельефа местности, засыпки освобожденных от шлама амбаров, а также при строительстве дорог.

Предлагаемый состав для инертизации отходов бурения, загрязненных тяжелыми металлами, фенолами, нефтепродуктами, ПАВ и другими загрязнителями, имеет ряд преимуществ перед известными аналогичными решениями, в т.ч. и перед прототипом, а именно:

- полное обезвреживание и утилизация отходов бурения;

- вторичное использование продуктов обезвреживания и утилизации отходов бурения;

- снижение экономических затрат при обращении с отходами бурения.

Состав для инертизации отходов бурения на основе цемента, отличающийся тем, что дополнительно содержит тонкодисперсную активную добавку - природный силикагель и 20%-ное жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цемент	40-80
природный силикагель	20-60
указанное жидкое стекло	10-20 от сухого отверждаемого
	материала

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для подготовки минерализованных отходов бурения, образующихся при строительстве нефтяных и газовых скважин в надсолевых и солевых интервалах, к утилизации в качестве экологически безпасного техногенного грунта, использования этого грунта, например, в дорожном строительстве.

Способ приготовления технологических жидкостей нефтяных и газовых скважин // 2387687

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а точнее к составам для приготовления технологических жидкостей и может быть использовано в обслуживании нефтегазодобывающих скважин, в частности при проведении технологических операций (первичное, вторичное вскрытие, промывка забоя, дострелы и перестрелы пластов, глушение и др.) добычи нефти.

Способ приготовления технологических жидкостей нефтяных и газовых скважин // 2387687

Кислотный состав для обработки низкопроницаемых терригенных коллекторов // 2386666

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для кислотной обработки призабойной зоны терригенного пласта. .

Термостойкий вязкоупругий состав для заканчивания и ремонта скважин // 2386665

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к технологическим составам, используемым при заканчивании и капитальном ремонте скважин, а именно: в качестве жидкости глушения; в качестве вязкоупругого разделителя при цементировании скважин; временно-изолирующего состава продуктивных горизонтов без потери проницаемости после деструкции состава.

Состав для увеличения добычи нефти // 2386664

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для повышения нефтеотдачи пластов. .

Способ обработки нефтяной эмульсии промежуточных слоев емкостного оборудования подготовки нефти и воды // 2386663

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разделении на нефть, воду и механические примеси стойкой нефтяной эмульсии, образующейся и накапливающейся в резервуарах и отстойных аппаратах для очистки сточной воды установок подготовки нефти.

Состав для изоляции водопритока в нефтяных и газовых скважинах (варианты) // 2386662

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к составам для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов за счет проведения гидроизоляционных работ в эксплуатационных скважинах для снижения обводненности добываемой продукции.

Тампонажный состав (варианты) // 2386661

Изобретение относится к тампонажным составам, применяемым в нефтегазодобывающей промышленности при устранении негерметичности эксплуатационных колонн и цементного кольца, при отключении пластов, изоляции водопритоков и ликвидации поглощений.

Комплекс для сортировки твердых бытовых отходов (варианты) // 2381843

Изобретение относится к оборудованию для сортировки твердых бытовых отходов на начальном этапе их переработки и может применяться в технологических линиях сортировочных комплексов.

Комплекс переработки твердых бытовых или растительных отходов // 2381842

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к комплексам переработки твердых бытовых или растительных отходов. .

Способ сортировки твердых бытовых отходов // 2381082

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способу сортировки твердых бытовых отходов (ТБО). .

Термолиз органических отходов в печи с шариками // 2381081

Изобретение относится к обработке органических отходов промышленного, сельскохозяйственного и бытового происхождения. .

Способ переработки фторгипса // 2380177

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при переработке фторгипса (фторангидрита) - отхода производства фтористого водорода. .

Устройство для водяной сортировки бытовых отходов // 2380162

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к устройствам для водяной сортировки бытовых отходов. .

Установка для переработки медицинских отходов // 2379135

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к установкам для переработки медицинских отходов. .

Устройство и установка для разборки твердых бытовых отходов и способ их применения // 2379134

Способ сортировки твердых бытовых отходов (варианты) // 2379133

Среда и способ обработки отходов при горных разработках // 2389563

Изобретение относится к обработке отходов горных работ, обогащения руд и промышленных минералов