Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННОГО БУРОВОГО РАСТВОРА

Изобретение относится к горной и нефтяной промышленности, в частности к способам утилизации отработанного бурового раствора, накапливаемого при строительстве нефтяных и газовых скважин.

Известен «Способ утилизации бурового шлама» (Заявка РФ №2010106743/03, опубл. 10.01.2012 г.), который включает следующие этапы: буровой шлам очищают и отжимают на четырехступенчатой системе очистки; затем буровой шлам размещают в траншее, сооруженной в теле насыпи площадки скважин; за траншеей устраивают временную земляную емкость для буровых сточных вод. Недостатками способа являются большие капитальные, энергетические и эксплуатационные затраты на используемое оборудование (вибросита, ситогидроциклонная установка, илоотделитель и центрифуга).

Известен «Способ переработки промышленных отходов» (Заявка РФ 2000130691/03, опубл. 20.08.2002 г.), заключающийся в переработке отработанного бурового раствора и/или бурового шлама в искусственный почвогрунт путем переработки промышленных отходов в искусственный почвогрунт с введением торфа и фосфоросодержащих минеральных удобрений. Недостатками данного способа являются затраты на оборудование и дополнительные ресурсы, сложность осуществления процесса переработки, связанная с необходимостью контроля pH водной вытяжки почвогрунта в пределах 6,2-6,8 при добавлении безводной окиси кальция, а также с использованием только модифицированного торфа моховой группы, полученного путем вымораживания с последующей сушкой в потоке нейтральных газов при температуре 50-60°C.

Известен «Способ утилизации отработанного бурового раствора», принятый за прототип (Заявка РФ №2002124781/03, опубл. 27.05.2004 г.), основанный на обработке отработанного бурового раствора коагулянтом и флокулянтом, разделении в центрифуге на жидкую и твердую фазы с последующим использованием их. При этом в качестве коагулянта и флокулянта используют реагент ФЛОК-С, представляющий собой органоминеральную комбинацию состава, мас. %: окись кальция 70-97, полигликоль 1,0, олигосахарид 1,0, моносахарид 1-28.

Недостатки данного способа заключаются в следующем:

- встает необходимость утилизации образовавшегося после процессов коагуляции и флокуляции осадка - вторичного отхода;

- для разделения отработанного бурового раствора на жидкую и твердую фазы требуется энергоемкое оборудование, закупка специального коагулирующего и флокулирующего реагента;

- для разбавления исходного отработанного бурового раствора используют ценный природный ресурс - воду;

- отделившаяся твердая фаза не содержит органических соединений в количестве, достаточном для применения обезвоженного осадка в качестве удобрения почвы.

Задача, решаемая предлагаемым способом, состоит в устранении вышеперечисленных недостатков.

Техническим результатом является повышение экологичности и ресурсосбережения, упрощение и удешевление способа утилизации отработанного полисахаридсодержащего бурового раствора.

Технический результат достигается тем, что в способе утилизации отработанного полисахаридсодержащего бурового раствора, заключающемся в разделении указанного раствора на твердую и жидкую фазы, разделение осуществляют с помощью ферментативной деструкции полисахаридной матрицы при добавлении пивной дробины в количестве 5-50% от массы отработанного бурового раствора.

Данный способ осуществляется без использования энергоемкого оборудования, добавления реагентов и разбавления раствора водой. К тому же эффект ресурсосбережения достигается за счет использования отхода пивоваренного производства - пивной дробины. Микроорганизмы, содержащиеся в пивной дробине, осуществляют ферментативный гидролиз отработанного полисахаридсодержащего бурового раствора. Полимерная цепочка разрушается под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами в процессе своей жизнедеятельности, что приводит к высвобождению из полисахаридной матрицы молекул воды. При этом образовавшийся значительно обезвоженный осадок богат органическими соединениями, что обуславливает целесообразность его дальнейшего использования в качестве удобрения почвы.

Индикатором ферментативного разложения служит изменение вязкости полимерного раствора с течением времени. Экспериментально подтверждена способность микроорганизмов пивной дробины осуществлять ферментативный гидролиз растворов полисахаридов, часто используемых при приготовлении буровых растворов различного назначения. Изменение вязкости раствора таких полисахаридов, как гуаровая камедь и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), обусловленное ферментативной деструкцией полимерной структуры, показано на графике 1 и графике 2 соответственно.

Способ утилизации отработанного бурового раствора осуществляется следующим образом.

Пример выполнения способа

В емкость-накопитель, объемом 50 м³, на 90% заполненную отработанным полисахаридсодержащим буровым раствором, добавляют пивную дробину в количестве 5-50% от массы отхода, которую равномерно распределяют по всему объему накопителя путем перемешивания.

Диапазон количества пивной дробины обусловлен, в первую очередь, обеспеченностью конкретного предприятия пивной дробиной, занимающегося утилизацией отработанного бурового раствора.

Кроме того, экспериментально установлено, что нижний предел в 5% - минимально необходимая концентрация пивной дробины в отработанном буровом растворе, при которой выживают микроорганизмы и начинается процесс ферментативной деструкции молекул полисахаридов в отработанном буровом растворе. Концентрация пивной дробины в 50% - верхний предел, превышать который не рекомендуется ввиду обильного поглощения влаги пористой структурой оболочек зерна пивной дробины. При превышении 50%-ной концентрации пивной дробины влажность отхода не меняется: вместо отделения воды от твердой минеральной части с возможностью последующей ее откачки высвободившаяся в процессе ферментативного гидролиза вода поглощается пивной дробиной и объем отхода при этом не меняется.

Затем в течение месяца с периодичностью раз в неделю с поверхности накопителя с помощью шланга самотеком откачивается отделившаяся жидкая фаза до тех пор, пока не завершился микробиологический ферментативный гидролиз полисахаридсодержащего отработанного бурового раствора. Обезвоженный осадок, который ввиду содержания органических компонентов может использоваться в качестве удобрения почвы, подготавливают к транспортировке и отправляют на дальнейшую утилизацию.