Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ

Изобретение относится к способам утилизации и рекультивации бурового шлама на основе применения отходов производства (фосфогипса) в сочетании с комплексным использованием биопрепаратов и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для утилизации буровых шламов.

Известен способ утилизации бурового шлама, заключающийся в том, что в отработанный буровой шлам вносят модифицированный торф, известь и минеральные удобрения [RU 2005107571, МПК 6 E21B 43/22, опубл. 27.08.2006]. Все смешивают до получения сыпучей массы, которая складируется в бурты и укрывается полимерной пленкой. Перед распределением смеси на участке земельного отвода проводят ее переработку, усредняя ее физико-химические показатели смеси, рассредотачивают смесь на участке и на ее поверхность вносят измельченную известь и при необходимости комплексные минеральные удобрения, содержащие азот, фосфор, калий, после чего участок перекапывают и засеивают травами или проводят посадку деревьев.

Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса переработки бурового шлама, при отсыпке откосов автодороги существует риск размыва наносимой смеси, а также неудобства при перемещении ее на объект отсыпки и при распределении по участку.

Известен способ переработки отработанного бурового раствора и бурового шлама в искусственный почвогрунт путем переработки промышленных отходов с использованием торфа и фосфоросодержащих минеральных удобрений [RU 2187531 C1, МПК 7 C09K 7/02, опубл. 20.08.2002].

Недостатком данного способа является возможность использования только модифицированного торфа моховой группы, полученного путем вымораживания с последующей его сушкой нейтральных газов при температуре 50-60 C.

Известен способ, включающий переработку бурового шлама путем смешивания его с карбамидным пенопластом в количестве 5-20% от массы бурового шлама [RU 2005124786 А, МПК 6 C08J 11/00, опубл. 27.03/2007].

Недостатком данного способа является неоправданное количество вносимого пенопласта, при размещении на откосах перерабатываемого таким образом бурового шлама не представляется возможным выращивание растений ввиду отсутствия органических соединений, при высыхании полученной смеси может произойти сильное ее выветривание и миграция токсических компонентов на прилегающие территории, а также не предусматривается внесение нефтеразлагающих организмов.

Известен способ утилизации бурового шлама следующим образом: в буровой шлам добавляется торф 10-60% от массы бурового шлама и перемешивается до однородной массы на специально отведенной площадке либо на откосе автодороги формируется искусственный дерн, состоящий из армированной основы и смеси бурового шлама, торфа и травосмеси семян растений [RU 2347629 С1, МПК 6 B09B 3/00, E21C 41/32, опубл. 27.02.2009]. Формирование дерна происходит посредством поочередного наложения смеси торфа со шламом и армирующей синтетической сеткой (полиэтилен), быстроразлагающей органической (хлопковая нить и др.), либо металлической.

Недостаток данного способа заключается в том, что торф не устраняет физико-химические свойства бурового шлама (высокая щелочность, солонцеватость, заплываемость, токсичность водорастворимых солей (NaCl, Na₂SO₄, NaHCO₃, Na₂CO₃ и др.). Сохраняется низкая биологическая активность почвогрунта, полученного на основе торфа и бурового шлама.

Известен способ утилизации бурового шлама с получением почвенной шламово-грунтовой смеси для рекультивации карьеров и нарушенных земель путем введения в торфопесчаную смесь, буровой шлам мелиорирующей добавки, в качестве которой используют гипс или фосфогипс в количестве 2-3% от объема смеси [RU 2491135 C1, МПК B09B 1/00, опубл. 2013]. В качестве активных обезвреживающих и мелиорирующих добавок используют гумусовые препараты или природные гумусосодержащие органические удобрения в количестве до 1% от объема смеси.

Недостатком данного способа является использование большого количества торфа (23-32,5%), природного песка (16-25%), что предполагает проведение дополнительных разработок торфа и песка и ведет к возрастанию антропогенной нагрузки на окружающую среду; не установлены дозы внесения фосфогипса, снижающие pH бурового шлама до нейтральной (pH 7.0); использование в качестве рекультивируемого слоя с высоким содержанием торфопесчанной смеси (50-69%), что связано с увеличением энергетических и финансовых затрат.

Задачей данного изобретения является эффективная утилизация бурового шлама, что выражается в следующем техническом результате: создаются благоприятные физические и химические свойства отработанного раствора, снижается pH (с 9,77 до нейтральной), улучшается оструктуренность полученного грунта.

Указанный технический результат достигается тем, что способ утилизации буровых шламов включает введение в буровой шлам фосфогипса, который вводят в количестве 20-25 кг из расчета на 1 т бурового шлама, и дополнительно вводят препарат ризоторфин в количестве 150-200 г/га для ризобиального ассоциативного симбиоза с дальнейшим перемешиванием компонентов до получения почвогрунта.

Способ утилизации буровых шламов основан на вытеснении калия и натрия кальцием фосфогипса, тем самым pH бурового шлама изменяется от щелочной (pH 9,77) до нейтральной, при этом создаются благоприятные физические, химические и биологические свойства буровых шламов за счет использования каогулянта - фософогипса, ризоторфина (ассоциативных диазотрофов) и нефтеразлагающих бактерий.

Полученный почвогрунт можно использовать для рекультивации техногенно-нарушенных земель с последующим возделыванием бобовых и злаковых культур-фитомелиораторов.

Утилизация бурового шлама проводится следующим образом.

Отходы бурения (буровой шлам), полученные при использовании минерализованных буровых растворов на водной основе, содержат следующие основные компоненты: хлориды - 12%, крахмал - 1,66%, КССБ -0,34%, натрия гидроксид - 0,17%, порода, вода - 85,83%.

Главный компонент фосфогипса - сульфат кальция, и поэтому фосфогипс проявляет кислые свойства. По основным компонентам фосфогипс содержит: СаО - 25-35%, SO₄ - 50-58%, SiO₂ - 2-18%, Al₂O₃ - 0,1-0,3%, Fe₂O₃ - 0,1-0,2%, P₂O₅ - 0,5-4,0%, F - 0,2-2%, pH - 2,6-6,0.

В буровой шлам добавляют отход химического производства фосфогипс (CaSO₄*2H₂O), препарат ризоторфин - штаммы бактерий для ризобиального и ассоциативного симбиоза бобовых и злаковых растений, посева смеси многолетних трав. При содержании в буровых шламах эмульгированной нефти 1% и более вносятся нефтеразлагающие бактерии в дозах, которые зависят от содержания нефти в буровых шламах. Компоненты перемешивают до получения почвогрунта.

Для рекультивации 1 т бурового шлама необходимо фосфогипса в количестве 20-25 кг и необходимое количество активных штаммов для ризобиального и ассоциативного симбиоза (150-200 г/га). Обеспеченность культур - фитомелиорантов в азоте достигается за счет фиксации атмосферного азота, дефицит фосфора устраняется его присутствием в фосфогипсе (до 1,5%).

Внесение в обработанный буровой шлам азотфиксирующих бактерий - препарат ризоторфин - позволяет проводить посев многолетних бобовых трав, способных фиксировать атмосферный азот и обогащать им полученный почвогрунт, что очень важно для условий северных районов. Внесение нефтеразлагающих бактерий позволяет ликвидировать выбросы нефти, которые могут содержаться в буровых шламах.