Буровой шлам — один из наиболее распространенных промышленных отходов в нефтегазовой и горнодобывающей отраслях. Его образование неизбежно при бурении любых скважин. При ненадлежащем обращении с ним нефтепродукты и тяжелые металлы проникают в почву и грунтовые воды, уничтожают растительный покров и делают территорию непригодной для сельскохозяйственного использования на десятки лет. ПАВ (поверхностно-активные вещества) и соли при попадании в водоемы нарушают кислородный режим воды и вызывают гибель водных организмов.
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:
- Бурение поисковых и эксплуатационных скважин на нефть и газ
- Геологоразведочные работы в области изучения недр
- Добыча подземных вод
- Строительство и реконструкция скважин
- 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:
| Группа | Компоненты |
| Органические | Нефтепродукты, спирты, полимеры, синтетические поверхностно-активные вещества (ПАВ) |
| Неорганические | Тяжелые металлы, кислоты, щелочи, соединения бария, хрома, железа, хлориды |
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