Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ, ЗАНЯТЫХ ШЛАМОВЫМИ АМБАРАМИ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при рекультивации шламовых амбаров, образованных в результате бурения нефтяных скважин.

Известен способ утилизации отходов бурения скважин, согласно которому образующийся в результате буровых работ буровой шлам, отработанный технологический раствор и сточные буровые воды смешиваются в шламовом амбаре с минеральными добавками - суглинком и/или песком или песчано-глинистой фракцией до получения однородной массы, которую наносят на внутреннюю поверхность амбара газофакельной установки. В пламени газофакельной установки производят термический обжиг с целью получения строительного материала для использования при обустройстве кустовых площадок скважин и строительстве внутрипромысловых дорог (Патент на изобретение №2425815 от 05.07.2010 г., C04B 33/06).

Способ характеризуется существенными недостатками:

- пожаро- и взрывоопасность в результате применения газа;

- нарушение структуры почвы около амбара в результате термической обработки.

Известен способ рекультивации земляных амбаров, содержащих отходы бурения, включающий очистку амбарной воды посредством коагуляции с применением цемента, ее отстаивание и откачку. После формирования образовавшегося осадка путем капсулизации вывозят его на откосы кустовых площадок или автодорог и засыпают амбар грунтом с последующим посевом трав (Патент на изобретение №2347908 от 27.03.2007 г., E21C 41/32).

Способ характеризуется следующим недостатком:

не происходит микробиологическое разложение нефтепродуктов и органических соединений, входящих в состав буровых растворов и представляющих экологическую угрозу для природы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ рекультивации земель, занятых шламовыми амбарами, при котором добавку - бентонитовую глину размешивают по всему объему отходов бурения до гомогенного состояния содержимого амбара. После завершения процесса загущения отходов, при перемешивании, в амбар засыпают торфо-песчаную смесь до выравнивания площади амбара с прилегающим рельефом местности, после чего, на эту площадь, насыпают второй слой торфо-песчаной смеси, содержащей удобрения, и осуществляют посев семян многолетних культур (Патент на изобретение №2479364 от 16.05.2012 г., B09C 1/08).

Способ характеризуется следующими недостатками:

- бентонитовая глина не обеспечивает процесс капсулирования отходов и экологически опасных компонентов, содержащиеся в них, которые могут выноситься в окружающие грунтовые воды и почву;

- не происходит микробиологическое разложение нефтепродуктов и органических соединений, входящих в состав отходов бурения и представляющих экологическую угрозу для природы;

- сельскохозяйственные земли не восстанавливаются в полной мере, чтобы быть готовыми к использованию.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего производить высокоэффективную рекультивацию шламовых амбаров для введения использованных земель в производственный оборот или в природный биоценоз.

Поставленная задача решается способом рекультивации земель, занятых шламовыми амбарами, при котором в отходы бурения вносят добавку из расчета 50% от их объема, после чего производят ее размешивание по всему объему отходов, далее в амбар засыпают выравнивающие слои, обеспечивающие выравнивание площади амбара с прилегающим рельефом местности и осуществляют посев семян многолетних культур.

Новым является то, что в качестве добавки используют углеродный сорбент-деструктор, фосфогипс, строительный песок или песчано-глинистую фракцию при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углеродный сорбент-деструктор 1-3,

фосфогипс 1-5,

строительный песок или песчано-глинистая фракция 25-48,

отходы бурения 50-70.

Также новым является то, что в качестве углеродного сорбента-деструктора используют соединение окиси кремния и углерода, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

окись кремния 10-55,

углерод 45-90.

Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает превращение отходов бурения в экологически безопасный грунт, который не требует обустройства специально оборудованных полигонов для экологически вредных веществ, повышает экологичность и улучшает водно-физические свойства земель. Также, хозяйственно-финансовый эффект изобретения обусловлен устранением необходимости расчетов экологических платежей за негативное воздействие на окружающую среду (налоги) при захоронении отходов бурения.

Использование добавки углеродный сорбент-деструктор, фосфогипс, строительный песок или песчано-глинистая фракция при соотношении компонентов, мас.%:

углеродный сорбент 1-3,

фосфогипс 1-5,

строительный песок или песчано-глинистая фракция 25-48,

отходы бурения 50-70,

обеспечивает рекультивацию отходов бурения без их предварительного обезвоживания, что обеспечивает экономию энергоресурсов и трудозатрат. При этом переработанные отходы служат питательной средой для бактерий, поглощающих органические соединения.

Углеродный сорбент-деструктор обладает уникальными свойствами, необходимыми для достижения указанного технического результата, а именно, высокой сорбционной емкостью обусловленной тем, что в состав углеродного сорбента-деструктора входят окиси кремния и углерода, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

окись кремния 10-55,

углерод 45-90,

от которых и зависит сорбционная и деструкционная активность, необходимая для обезвреживания загрязненных грунтов.

Предложенный способ восстановления земель, занятых шламовыми амбарами, осуществляется следующим образом.

Из шламового амбара, содержащего отходы бурения III-IV класса опасности, удаляют крупные посторонние предметы из железа, дерева, пластмасс и другие отходы. Затем в амбар вносят углеродный сорбент-деструктор, содержащий окись кремния и углерод в соотношении мас.%: 10÷55; 45÷90, фосфогипс, строительный песок или песчано-глинистую фракцию из расчета не менее 50% от объема отходов бурения в соотношении компонентов мас.%: 1÷3; 1÷5; 25÷48; 50÷70, и при помощи экскаватора осуществляют процесс перемешивания содержимого амбара. Далее в амбар засыпают слой глины и слой почвы до выравнивания площади амбара с прилегающим рельефом местности и осуществляют посев семян многолетних культур. В результате указанных действий класс опасности обрабатываемого грунта понижается до V класса.

Сущность способа восстановления земель, занятых шламовыми амбарами, поясняется примером конкретного выполнения.

Пример

Из шламового амбара удалили крупные строительные отходы (предметы из железа, дерева, пластмасс и т.д.). После чего непосредственно в амбар, содержащий 221,04 м³ бурового шлама IV-класса опасности и нефтепродукты (5400 мг/кг), внесли перемешанные 7,5 тонн (2,1 мас. %) углеродного сорбента-деструктора, состоящего из 7,5 тонн (10 мас. %) окиси кремния и 7,5 тонн (90 мас. %) углерода, 17,5 тонн (4,9 мас. %) фосфогипса и 100 м³ (43,0 мас. %) песчано-глинистой фракции (из расчета 50% от объема отхода). После того как в шламовый амбар добавили указанные компоненты в необходимом количестве при помощи экскаватора перемешивают содержимое амбара. Время, необходимое для переработки бурового шлама и нефтепродуктов в экологически безопасный грунт, составляет 20-40 суток в зависимости от температуры окружающей среды. В амбар засыпают глину и слой почвы до выравнивания площади амбара с прилегающим рельефом. Далее осуществляют посев семян многолетних культур. В результате указанных действий класс опасности полученного грунта понижается до V класса.

Физико-механические свойства полученного в результате переработки экологически безопасного грунта (указаны средние значения):

- пористость общая (%) - 12,0;

- водопоглощение (%) - 2,5.

Наблюдается увеличение важных показателей водно-воздушного режима, что свидетельствует об улучшении физических свойств полученного грунта. Кислотно-основные свойства почвы под действием полученного грунта меняются незначительно.

Применяемые компоненты обеспечивают структурирование фракции <0,25 мм, в контрольном варианте эта фракция составляет 42%, а при внесении компонентов соответствует 17,0%, т.е. содержание микроагрегатов, не представляющих агрономической ценности, снижается более чем в 2,5 раза.

Острая токсичность образцов почвы после рекультивации была изучена на 50 белых беспородных мышах обоего пола массой 17-20 г при пероральном способе введения. После введения образцов проводили наблюдение за животными в течение 7 дней, оценивая сроки гибели, число павших животных, клиническую картину интоксикации. При введении изучаемых образцов не было отмечено признаков интоксикации, все животные живы, подвижны, аппетит хороший. По классификации образцы почв можно отнести изучаемые образцы к пятому классу опасности.

Эффективность предлагаемого способа определялась по результатам опытно-промышленных испытаний (Пример) и экспериментально лабораторными испытаниями. Испытания проводились при стандартных условиях: атмосферное давление 760 мм рт.ст., температура воздуха 20°C. Класс опасности определялся методом биотестирования водной вытяжки. Результаты испытаний приводятся в таблице.