Буровой шлам: как утилизировать, перерабатывать и обезвреживать?

Что такое буровой шлам: разбираем во всех подробностях

Буровой шлам (БШ) — это смесь измельченных частиц выбуренной горной породы, остатков бурового раствора и сточных буровых вод, которая непрерывно извлекается из скважины в процессе бурения. Агрегатное состояние отходов варьируется: шлам бывает жидким, пастообразным или твердым — в зависимости от геологических условий и применяемых буровых растворов.

Бурение в большинстве случаев ведется в осадочных глинистых отложениях. Частицы выбуренной породы, поднимаясь на поверхность с потоком промывочной жидкости, пропитываются буровым раствором и его фильтратом. Поверхность глинистых частиц при этом химически модифицируется — так и формируется буровой шлам с его характерными загрязняющими свойствами.

Какие отходы образуются при бурении скважин?

При строительстве, реконструкции и капитальном ремонте скважин образуется несколько категорий отходов бурения:

• Буровой шлам — твердая и пастообразная фракция выбуренной породы
• Отработанный буровой раствор — жидкая фаза, насыщенная химическими реагентами
• Сточные буровые воды — промывочные и технологические воды с буровых площадок

Эти отходы накапливаются на специально отведенных площадках, в шламовых амбарах и во временных шламонакопителях. Хранение в амбарах — наиболее распространенная практика на российских месторождениях, однако она сопряжена с риском загрязнения грунтовых вод и прилегающих территорий.

Происхождение буровых отходов связано со следующими видами работ:

1. Бурение поисковых и эксплуатационных скважин на нефть и газ
2. Геологоразведочные работы в области изучения недр
3. Добыча подземных вод
4. Строительство и реконструкция скважин
5. Капитальный ремонт скважин

Состав бурового шлама и классы опасности

Химический состав определяется типом применяемого бурового раствора и геологическим разрезом скважины. Загрязняющие вещества делятся на две группы:

Класс опасности определяется по Федеральному классификационному каталогу отходов (ФККО) и составляет от III до V класса в зависимости от состава и условий образования.

Компания «Омега» осуществляет обращение со следующими видами буровых отходов:

IV класс опасности (малоопасные):

• Буровые шламы от геологоразведочного бурения
• Шламы при бурении на нефть
• Шламы при добыче газа и газового конденсата
• Шламы с глинистым водным раствором
• Отработанные буровые растворы нефтяных скважин
• Глинистые водные растворы при добыче нефти/газа
• Буровые сточные воды при добыче нефти и газа

III класс опасности (умеренно опасные):

• Шламы с углеводородным раствором
• Отработанные растворы на углеводородной основе
• Растворы с фенольными реагентами при бурении в соляно-купольных структурах
• Шламы от капремонта скважин с углеводородным раствором

Чем выше содержание углеводородов и тяжелых металлов в шламе, тем выше класс опасности — и тем строже требования к обращению с такими отходами.

Утилизируем буровой шлам: методы

После того как в 70–80-е годы XX века были получены достоверные данные о токсичности буровых шламов и способности их компонентов мигрировать в грунтах и грунтовых водах, прежние подходы к утилизации потребовали пересмотра.

Механические (физические) методы переработки

Физические методы — наиболее доступный и широко применяемый способ первичной обработки буровых отходов.

Захоронение в специально оборудованных шламохранилищах, карьерах после их отработки и на бросовых землях. Этот способ требует обязательной последующей рекультивации территории.

Закачка в подземные горизонты — перспективное направление, при котором отходы под давлением закачиваются в трещины горных пород или в глубокие поглощающие горизонты. В отечественной практике метод применяется ограниченно из-за высоких эксплуатационных затрат.

Обезвоживание — механическое разделение жидкой и твердой фаз шлама с помощью центрифуг, виброгрохотов, ленточных фильтр-прессов. Обезвоженный шлам значительно проще в транспортировке и последующей переработке.

Термические методы переработки

Термическая обработка — один из наиболее эффективных способов уничтожения органических загрязнителей в буровом шламе. Высокие температуры разрушают нефтепродукты, ПАВ, патогенные микроорганизмы, споры и вирусы, что существенно снижает токсичность отходов.

Применяются следующие термические процессы:

• Сжигание в специализированных печах — позволяет полностью уничтожить органическую составляющую шлама
• Прогрев и сушка — удаление влаги и легких фракций углеводородов при умеренных температурах
• Высокотемпературный обжиг — применяется для получения инертного минерального остатка, пригодного для вторичного использования в строительстве

Термические методы обеспечивают высокую степень обезвреживания, однако требуют значительных энергетических затрат, что ограничивает их применение на удаленных буровых площадках.

Химические методы обезвреживания

Химические и физико-химические методы направлены на изменение свойств бурового шлама таким образом, чтобы токсичные компоненты были изолированы от окружающей среды.

Отверждение — в шлам вводятся специальные добавки неорганической природы: портландцемент, жидкое стекло, оксид алюминия, фосфогипс, доломитовая мука. Органические отвердители — фенолформальдегидные смолы, полиуретаны. В результате образуется монолитная масса, пригодная для безопасного захоронения.

Реагентное капсулирование — шлам перемешивается с реагентом-капсулянтом, чаще всего с негашеной известью. При взаимодействии с известью шлам превращается в сыпучий порошок, токсичные компоненты которого надежно изолированы от внешней среды.

Гидрофобизация — обработка шлама отверждающими композициями, которые резко снижают способность органических соединений переходить в водную среду. Токсичность отходов снижается в десятки раз, при этом исключается образование взвеси при контакте шлама с водой.

А что насчет переработки? 

Биологическое обезвреживание

Биологические технологии основаны на способности микроорганизмов разрушать органические загрязнители — нефтепродукты, ПАВ, полимеры. Применяются в тех случаях, когда концентрация углеводородов в шламе не превышает допустимых для биодеструкции значений.

Биоремедиация — внесение в буровой шлам специально подобранных культур микроорганизмов, которые разлагают нефтепродукты до углекислого газа и воды. Метод применяется как непосредственно на буровой площадке, так и на специализированных полигонах переработки.

Смешение с гуминоминеральными концентратами — в шлам вносится масса с содержанием гуминовых кислот не менее 15%. Гуминовые кислоты связывают тяжелые металлы, снижают токсичность органических соединений и стимулируют развитие почвенной микрофлоры.

Рекультивация загрязненных земель — применяются смеси на основе торфа, песка и бурового шлама с добавлением мелиорирующих компонентов: доломитовой муки, гипса, хлористого кальция, мела, доменного шлака. Такой подход позволяет одновременно обезвредить отходы и восстановить плодородие нарушенных земель.

Повторное использование

Из переработанного бурового шлама получают:

• Строительные материалы: керамику, кирпич, тротуарную плитку, керамзит, шлакоблоки, бордюрный камень, гранулированный заполнитель для бетонных смесей
• Дорожно-строительные материалы: материал для отсыпки дорог, буровых площадок и технологических проездов
• Почвогрунты: грунтовые смеси и биостимуляторы роста растений для рекультивации нарушенных территорий

Утилизация отработанного бурового раствора

Отработанный буровой раствор (ОБР) — отдельная категория отходов бурения, требующая самостоятельного подхода к утилизации.

Наиболее доступный и экономически выгодный способ — повторное использование ОБР при бурении новых скважин после корректировки его параметров. Если раствор не подлежит повторному применению, используются следующие методы:

• Применение в качестве тампонажного материала — ОБР добавляется к цементным смесям при цементировании скважин
• Регенерация активных компонентов — из отработанного раствора извлекается глинопорошок для повторного использования
• Экстракционный метод — к ОБР добавляются флокулянты (вещества, вызывающие укрупнение и осаждение частиц) и коагулянты (реагенты для свертывания коллоидных частиц), после чего раствор обезвоживается и переводится в твердую массу с помощью отвердителя
• Подземное захоронение — жидкая фракция раствора после осветления в шламовом амбаре закачивается в поглощающие пласты глубокого залегания

Экологические требования

Обращение регулируется Федеральным законом № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления», а также требованиями природоохранного законодательства. Предприятия обязаны передавать опасные отходы лицензированным организациям, имеющим право на их транспортировку, обезвреживание и размещение.

Каждая партия буровых отходов должна сопровождаться документацией:

• Паспортом отхода с указанием кода по ФККО
• Договором с лицензированным переработчиком
• Транспортными документами на перевозку опасных грузов

Несоблюдение требований к обращению с отходами бурения влечет административную и уголовную ответственность. Штрафы для юридических лиц исчисляются сотнями тысяч рублей, а в случае причинения значительного вреда окружающей среде — предусмотрено уголовное преследование должностных лиц.

Компания «Омега» осуществляет полный цикл работ с буровыми отходами: от вывоза и транспортировки до переработки и обезвреживания. Со списком услуг и условиями сотрудничества можно ознакомиться в разделе по утилизации промышленных отходов.

Вас часто это интересует!

1. Что относится к отходам бурения?
   К отходам бурения относятся буровой шлам (измельченная выбуренная порода в смеси с остатками бурового раствора), отработанные буровые растворы — как на водной, так и на углеводородной основе — и сточные буровые воды. Все эти виды отходов подлежат обязательной паспортизации и передаче лицензированным организациям для обезвреживания или переработки.




2. Можно ли перерабатывать буровой шлам повторно?
   Да, но из него производят строительные материалы (кирпич, керамзит, тротуарную плитку), материалы для отсыпки дорог и буровых площадок, а также почвогрунты для рекультивации нарушенных земель. Возможность повторного использования определяется составом шлама и примененной технологией переработки.




3. Почему важно обезвреживание буровых шламов?
   Буровой шлам содержит нефтепродукты, тяжелые металлы, ПАВ и минеральные соли, которые при бесконтрольном хранении мигрируют в почву и грунтовые воды. Загрязнение распространяется на значительные расстояния от места хранения отходов и наносит долгосрочный ущерб экосистемам. Обезвреживание шлама устраняет этот риск, а предприятие избегает штрафных санкций со стороны надзорных органов.