9.4. Утилизация отходов бурения

При бурении скважин образуются отходы бурения, содержащие выбуренную породу, отработанный буровой раствор и воду.

Основными направлениями утилизации отходов бурения приведены на рис. 9.4.

Для обеспечения экологической безопасности при строительстве скважин используется:

1. Буровых растворов с малоопасными компонентами;

2. Сокращение объемов буровых растворов за счет их очистки от выбуренной породы;

3. Применение непроницаемых накопителей для отходов бурения;

Снижение токсичности буровых растворов осуществляется за счет применения полимерглинистых буровых растворов на основе КМЦ и акриловых полимеров ДКС – эктендер.

Отличительной их особенностью является:

1 – высокая ингибирующая способность, ограничивающая потребность в избыточном буровом растворе;

2 – низкий показатель фильтрации, предотвращающий загрязнение водоносных пластов.

Оборудование для очистки буровых растворов. Практически во всех районах ведения буровых работ природоохранные органы требуют применения безамбарного бурения. При этом максимально используется вода, а шлам образуется в удобном для утилизации виде.

Одним из факторов характеризующих качество бурения является содержание в буровом растворе твердой фазы. Увеличение ее содержания с 3 до 11 % снижает скорость бурения в 3 раза.

Классической схемой очистки буровых растворов от выбуренной породы состоит из четырех ступеней: вибросита, гидроциклонные песко- и илоотделители, центрифуги. Каждый элемент очистки рассчитан на отделение определенного размера частиц.

Рис. 9.4. Способы утилизации отходов бурения

Вибросита – сетки, отделяющие частицы размерами: 800, 300, 170-180, 100, 80 и 70 мкм.

Центрифуги отделяют частицы 0,05 – 2 мкм;

Гидроциклонный пескоотделитель – 80 и более мкм;

Гидроциклонный илоотделитель – 25 и более мкм;

Декантирующие центрифуги – 2 – 2,5 мкм.

Размер удаляемых частиц зависит от диаметра гидроциклона и перепада давления. Гидроциклоны имеют диаметры 152,4; 203,2 и 304,8 мм. Гидроциклоны илоотделители – 101,6 мм. Для отделения утяжелителя и глины используют гидроциклоны диаметром 50,8 и 76,2 мм.

Раствор после очистки на виброситах направляется в гидроциклоны, где происходит разделение его на два потока с меньшей и большей плотностью в объемном соотношении 1:10-20. С верхней части гидроциклонов вода сливается в циркуляционную систему, а поток утяжелителя и выбуренной породы мкм). Частицы барита проходят через сито и поступают в раствор, а выбуренная порода сбрасывается в отвал.

При бурении скважин в особо охраняемых территориях применяется установка “Zero-LW” (рис. 9.5). Установка состоит из рабочих емкостей, манифольда для подачи химических реагентов и воды, установки для перемешивания полимера, очищающей центрифуги, блока смягчения воды и фильтров.

Насосом (2) обрабатываемый раствор из емкости (1) подается из рабочей емкости в инъекционный монифольд (3). По мере продвижения по манифольду в раствор насосом (8) подается вода для разбавления, из емкости (5) насосом (4) ортофосфорная кислота из емкости (7) насосом (6) коагулянт (раствор сульфата алюминия) и насосом (9) из емкости 10 флокулянт (раствор полимера Kan Flos). Выходящий из манифольда (3) обработанный химическими реагентами раствор попадает в центрифугу (12), гда происходит разделение фаз. Твердая фаза сбрасывается в отвал, а вода поступает в емкости (11) или (25). Из емкости (11) вода насосом (8) может подаваться для разбавления бурового раствора, поступающего в манифольд (3), а насосом (14) перекачиваться в емкость (22).

Если качество водной фазы после I ступени очистки не удовлетворяет , то вода из емкости (11) насосом (13) подается на II ступень очистки.

В емкости (17) вода смешивается с магнезией, раствор которой подается насосом (15) из емкости (16). После смешивания вода из емкости (17) насосом (20) подается по трубопроводу в осветлитель - пластинчатый фильтр (21). При прохождении воды по трубопроводу к осветлителю в нее насосом (19) из емкости (18) подается раствор полимера.

После осветления вода может быть подана к насосу (2) для разбавления бурового раствора или в емкость (22), из которой насосом (23) перекачивается в водяную емкость (24) буровой установки.

II

Рис. 9.5. Принципиальная схема установки Zero-LW

Отделенный твердый шлам состоит в основном из компонентов выбуренной породы и может быть использован в качестве добавки к строительным материалам, например для производства керамзита, при смешении с минеральным грунтом для подушки в основании автомобильных дорог.

Контрольные вопросы

1.Что представляют собой буровые шламы?

2.Как можно использовать отходы бурения?

3.Какие способы применяются для очистки буровых шламов?

4.В чем отличие безамбарного бурения от амбарного?

5.Как работает установка Zero-LW?