Результат интеллектуальной деятельности: Способ рассоления бурового шлама с получением грунта

Изобретение относится к способам утилизации бурового шлама с получением грунта, обладающего благоприятными водо-физическими и химическими свойствами, что позволит применять его на техническом этапе рекультивации нарушенных земель и ликвидации шламовых амбаров.

Известен способ рассоления тяжелых засоленных земель, реализуемый с помощью нарезки щелей глубиной 1,5-2,0 м через расстояние 2-3 м с размещением вдоль оси межщелевых полос поливных трубопроводов с капельницами, межщелевые полосы укрывают водонепроницаемыми экранами, перед нарезкой щелей производят глубокое рыхление, после промывки дно щелей засыпают гравием 0,2-0,3 м, затем песком до поверхности поля. Поверхность участка выравнивают и производят вспашку /RU 2555034, Е02В, В09С, A01G, опубл. 10.07.2015 Бюл. №19/.

Недостатком такого способа являются большие затраты на нарезку щелей глубиной 1,5-2,0 м через расстояние 2-3 м, сплошное глубокое рыхление, укрывной водонепроницаемый экран межщелевых полос, засыпку дна щелей гравием и песком до поверхности поля.

Известен способ комплексной мелиорации орошаемых солонцовых земель, включающий глубокое рыхление почвы, внесение удобрений и раствора сульфата железа, полив повышенной оросительной нормой, внесения удобрения - карбамидоформальдегидного раствора насыщенного сульфатом железа и инкрустированный фосфогипсом, после завершения промывки проводится перемешивание пахотного слоя /RU 2557715, А01В, С09K, С09K, опубл. 27.07.2015 Бюл. №21/.

Недостатками данного способа являются дефицит и высокая стоимость сульфата железа, как мелиоранта, сложность подготовки и внесения карбамидоформальдегидного раствора насыщенного сульфатом железа и инкрустированный фосфогипсом.

Известен способ рассоления засоленных почв, реализуемый через закладку глубокого закрытого дренажа, планировку участка, устройство чеков, нарезку приточных каналов, подачу на участок промывной воды и отвод ее через дренаж вместе с растворенными солями в водоприемник. Перед началом промывки на рассоленном участке высевают семена саликорнии, затем чеки на 2-3 часа заполняют минерализованной водой слоем 5-15 см, после чего подачу воды в чеки прекращают и повторное заполнение чеков производят через 2-3 дня. Такое чередование продолжают в течение всего вегетационного периода до созревания саликорнии. Изобретение сочетает вынос солей с минерализованной промывной водой в дренажах с их выносом через вегетативную массу саликорнии, что позволяет сократить сроки рассоления, снизить расход пресной воды и компенсироавть часть затрат через реализацию урожая саликорнии /RU 2324029, Е02В, Е02В, опубл. 10.05.2008 Бюл. №13/.

Недостатком такого способа является использование для промывки минерализованной воды без химического мелиоранта в сочетании с посевом саликорнии и не исключает вторичного засоления почвы, расслоляющее действие одного фитомелиоранта проявляется всегда медленнее и слабее, чем в сочетании с коагулянтом.

Известен способ обезвреживания отработанных буровых шламов и почв, загрязненных нефтепродуктами, заключающийся в том, что буровой шлам извлекался экскаватором из шламовых амбаров на ровную поверхность и просушивается на солнце, с последующим внесением смеси фосфогипса и глауконита и перемешиванием при помощи бульдозера для загустения шлама, сорбирования и связывания солей тяжелых металлов в труднорастворимые формы. Далее на дно шламового амбара, отсыпанного глауконитом, производится размещение и уплотнение обезвреженного отработанного бурового шлама, с последующей послойной засыпкой глауконитом, минеральным грунтом и плодородным слоем, обогащенным глауконитом /RU 2596781, В09С 1/08, С09K 17/06, С09K 17/08, С09K 101/00, Е21 В 21/01, Е21 В 21/06, опубл. 10.09.2016 Бюл. №25/.

Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса обезвреживания бурового шлама: изымание бурового шлама из шламового амбара; необходимость больших площадей под размещение изъятого бурового шлама, для просушивания на солнце; отсутствие гидроизоляции; большие экономические затраты на проведение работ.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа рассоления бурового шлама, с усилением его фильтрационной способности в 3-6 раз, за счет применения омагниченной воды, в сравнении с использованием только фосфогипса. Буровой шлам без внесения коагулянта абсолютно водонепроницаем.

В процессе омагничивания воды происходит возрастание вязкости воды на 3-4% от исходного значения, понижение степени смачивания твердых поверхностей. Изменение смачиваемости твердых поверхностей после магнитной обработки воды, приводит к уменьшению степени гидратации поверхности твердых частиц, к их массовой коагуляции и существенному улучшению фильтрации. Электропроводность омагниченной воды выше исходного показателя более чем на 1,3%, а в перенасыщенных растворах солей (смесь буровых сточных вод и отработанного бурового раствора), наоборот - ниже на 2,2%.

В условиях короткого северного лета и криогенных процессов, омагниченная вода, при разовом использовании, позволяет в течение летнего периода провести рассоление бурового шлама, с уровня солончака (суммарное содержание солей более 0,8%) до незасоленного грунта (суммарное содержание солей не более 0,1%). При использовании фосфогипса и обычной воды, за этот же срок, грунт станет среднезасоленным 0,3%.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой шлам на 98% массовых долей вносится фосфогипс (ТУ 5740-001-09546976-2016) в количестве 2% массовых долей и использовании омагниченной воды до 2 м³/т бурового шлама (см. таблицу).

Способ рассоления бурового шлама поясняется примерами.

Пример 1.

При обустройстве шламового амбара, после создания разрезающих полос, на дно каждой секции шламового амбара укладывается дренаж - песок или гравий малых фракций, мощностью до 3% от глубины шламового амбара, который послужит коллектором для избытка отфильтрованной воды.

На выходной конец бурового шнека устанавливается устройство типа МПВ MWS (магнитные преобразователи воды), ГМС (гидромагнитная система), или их аналоги, с производительностью не менее 12 м³/час. При прохождении через устройство отходов бурения осуществлятся омагничивание жидкой фазы отходов бурения, с последующим поступлением отходов бурения для накопления в шламовый амбар. После этого в каждую секцию шламового амбара вносится фосфогипс в количестве 2% массовых долей, с последующим механическим перемешиванием при помощи экскаватора. В процессе рассоления бурового шлама жидкая фаза отходов бурения проходит фильтрацию через толщу бурового шлама и накапливаться в коллекторе.

Пример 2.

Рассоление бурового шлама в существующем шламовом амбаре. В процессе гравитационного отстаивания отходов бурения происходит разделение на твердую фазу (буровой шлам) и жидкую фазу (буровые сточные воды, отработанный буровой раствор), затем производится откачка жидкой фазы отходов бурения. В качестве насосного агрегата могут быть использовано насосное оборудование: агрегат ЦА-320М, ПН-12; насосные агрегаты - НБ-125, 9МГР, НБ-63, ЦН26-В2; другая насосная техника, в специализированную технику - герметизированную автоцистерну. После сбора жидкой фазы отходов бурения, в буровой шлам вносится фосфогипс в количестве 2% массовых долей, с последующим механическим перемешиванием при помощи экскаватора. Затем, в шламовый амбар, осуществляется подача омагниченной воды до 2 м³/т бурового шлама, с помощью мотопомпы по напорному рукаву, на который установлено устройство для омагничивания воды, из герметизированной цистерны.

Пример 3.

В буровой шлам, размещенный в шламовом амбаре, в котором отсутствует жидкая фаза отходов бурения, вносится фосфогипс в количестве 2% массовых долей, с последующим механическим перемешиванием при помощи экскаватора. Затем, в шламовый амбар, осуществляется подача омагниченной воды до 2 м³/т бурового шлама, с помощью мотопомпы по напорному рукаву, на который установлено устройство для омагничивания воды, из герметизированной цистерны.

Полученный в процессе рассоления грунт, применяеся на техническом этапе рекультивации нарушенных земель и ликвидации шламовых амбаров.

Характеристики полученного грунта (см. таблицу):