Лекция № 15

7. Основы экологизации и оптимизации качества буровых промывочных и тампонажных растворов

7.1. Экологические свойства буровых растворов

Экологизация - деятельность, направленная на предупреждение или предотвращение отрицательного воздействия на окружающую природную среду (ОПС).

Актуальность экологизации буровых растворов:

буровой раствор имеет весьма непродолжительный «жизненный цикл», в конце которого он, как правило, весь превращается в отходы;

буровой раствор - химическая продукция, содержащая широкий ассортимент различных материалов, химических реагентов и добавок, попадание которых в ОПС потенциально таит в себе опасность проявления негативных последствий.

Лекция № 15

Опасность нанесения ущерба ОПС буровыми растворами и отработанными буровыми растворами (ОБР) связана с высокой вероятностью их попадания в различные объекты ОПС, токсичностью содержащихся в них химических веществ и высокой концентрацией последних.

Пути экологизации буровых растворов:

минимизация объемов буровых отходов и токсичности той их части, которая подлежит размещению в ОПС;

применение экологически безопасных буровых растворов.

Лекция № 15

Для снижения масштабов и степени загрязнения ОПС необходимо:

исключить утечки бурового раствора из всех элементов наземной циркуляционной системы (НЦС) скважины и из мест сбора образующихся отходов бурения;

утилизировать (вторично использовать) отходы бурения путем применения в процессе сооружения скважины безамбарной технологии, заключающейся в непрерывной очистке бурового раствора от шлама, полном разделении определенной части бурового раствора на твердую и жидкую фазы; повторном использовании жидкой фазы на разбавление, приготовление новых порций бурового раствора и другие цели, а по окончании бурения – в отверждении обезвоженной твердой фазы с помощью различных вяжущих добавок, в частности, цемента.

Лекция № 15

Недостатки безамбарной технологии:

большинство существующих способов обезвреживания буровых отходов, в том числе и их отверждение, являются дорогостоящими, энерго- и трудозатратными и в то же время недостаточно надежными;

не исключается загрязнение ОПС и, прежде всего, подземных вод, содержащимися в буровом растворе вредными веществами из-за неизбежной его фильтрации в околоствольное пространство скважины и возможного поглощения.

Лекция № 15

Вывод: более радикальным путем решения экологических проблем в бурении является разработка и использование экологически безопасных буровых растворов.

Воснове реализации этого пути лежит возможность:

контроля токсичности бурового раствора на всех этапах его «жизненного цикла» (от разработки рецептуры до размещения отходов бурения в ОПС);

сохранения токсичности бурового раствора в течение этого цикла в пределах, не превышающих допустимых для ОПС.

Лекция № 15

В нашей стране основным показателем токсикологического нормирования содержания вредных веществ в компонентах ОПС является предельно допустимая концентрация (ПДК).

О степени опасности для ОПС буровых растворов и их отходов принято судить по кратности превышения содержания в них отдельных компонентов над установленной для каждого из этих компонентов ПДК.

Лекция № 15

Недостатки оценки экотоксичности буровых растворов по кратности отношения концентрации их ингредиентов к ПДК:

буровой раствор обладает такими свойствами, которых нет и

не может быть у составляющих его частей, поэтому кратность отношения концентрации отдельных компонентов бурового раствора к установленной для каждого из них ПДК не может дать интегральной оценки экотоксичности, так как при этом не учитывается способность химических веществ в комбинациях и различных сочетаниях друг с другом усиливать (синергизм) или ослаблять (антагонизм) вредное воздействие на объекты ОПС;

Лекция № 15

многие химические реагенты, особенно полимеры, в процессе бурения подвергаются термической, биологической и другим видам деструкции, приводящей к изменению их свойств, в связи с чем установленные для них ПДК не могут оставаться, как это принято сейчас, неизменными.

Лекция № 15

Наиболее реальным способом преодоления отмеченных выше недостатков является переход на биотестирование непосредственно самих буровых растворов.

Суть биотестирования заключается в определении суммарного синергетического и антагонистического действия содержащихся в тестируемых средах токсических веществ на живые организмы (тест-объекты).

В качестве тест-объектов применяются микроорганизмы (водные бактерии), простейшие (инфузории), губки, кишечно- полостные (гидры), круглые черви (коловратки), кольчатые черви (пиявки), моллюски, членистоногие (дафнии, креветки), червеобразные или щупальцевые (мшанки), хордовые (рыбы) и др.

Лекция № 15

Показатель токсичности исследуемой среды, называемый тест-функцией, связывают с изменением характеристик тест- объекта в целом или его отдельных частей.

Наиболее распространенные тест-функции:

выживаемость (гибель);

скорость роста (интенсивность размножения);

поведенческие реакции (двигательная активность, затаивание или иммобилизация);

частота дыхания;

степень плазмолиза (отделения содержимого клетки от клеточных стенок);

частота сердцебиения;

скорость регенерации (восстановления) отдельных органов;

биолюминесценция и др.