Утворення нафтошламу та його складові•
В результаті складних фізико-хімічних процесів взаємодії нафти, води та найдрібніших твердих мінеральних частинок, які відбуваються на шляху руху нафти від продуктивних горизонтів нафтового родовища до товарних нафтових резервуарів, утворюються стійкі нафтові емульсії. В водовідокремлюючому обладнанні на границі розділення фаз нафта-вода утворюються з нафтової емульсії проміжні шари, які складаються з глобул води з зруйнованими і не зруйнованими стабілізуючими оболонками і різними механічними забруднювачами. Постійне нагромадження і ріст товщини проміжних емульсійних шарів призводить до зриву роботи установки підготовки нафти. З метою попередження надмірного нагромадження проміжних емульсійних шарів в обладнанні їх періодично відкачують з технологічного обладнання в ставки до відстою води.
Крім того, при ремонті нафтопромислового обладнання, видаляється осад в шламонагромаджувачі.
При зберіганні згаданих вище видалень в шламонагромаджувачах і поповненні новими порціями відбувається перемішування та відстій. В результаті в ставках-нагромаджувачах утворюється три шари:
верхній - стійка нафтова емульсія з водою і механічними домішками (до
50%) - Нафтошлам. З глибиною шару кількість вуглеводнів зменшується;
- середній - освітлена мінералізована вода, забруднена вуглеводнями та
зваженими в ній механічними частинками; нижній - донний осад, що складається на 70% з твердої фази з
абсорбованими на ній тяжкими вуглеводнями (до 5-10%) і водою (до 25%),
Кількість механічних домішок в донному осаді з глибиною зростає.
Вивчення складу вуглеводневої частини нафтошламу та донного осаду, виділеної за допомогою екстракції, перегонки, випаровування, показали, що до їх складу входить близько 80 компонентів, більша частина з яких ідентифікована і представлена н-парафіновими вуглеводнями від С6 до С23: насичені - 40-45%; ароматичні - 50-55%; смоли та асфальтени — 4-7%.
Більш детальні дослідження вуглеводнів показали, що до їх складу входять: парафіни - 20,4-32,3%; неконденсовані циклоалкани - 11,9-19,4%; алкілбензоли
- 8,9-10,2%; індани, тетраніни - 5,7-7,9%; нафталіни - 7,6-11,9%; антрацени, дифеніли - 0,8-3,9%; аценафтилени - 1,8-3,9%; бензтіофени - 1,3-2,6%.
Основні компоненти механічних домішок: гематит, вапно Са(ОН)2, СаСО3, Мg(ОН)2, гіпс СаSО4*2Н2О, оксиди алюмінію та заліза, сульфід заліза. Неорганічна частина нафтошламів представлена в основному глинистими мінералами, кольоровими шламами різного складу, кварцевим піском та невеликою кількістю карбонатів Са і Мg. Вміст основних оксидів, % мас: СаО
- 8,2-13,2; SiO2- 57,0-65,0; А1О3 - 10,2-14,1; Fe2О3 - 3,8-4,9; СаСО3 - 0,2-0,5.
Узагальнюючи результати, проведених лабораторних аналізів відходів, які утворюються в процесі видобування та підготовки нафти можна сказати , що для них характерний однаковий якісний склад але співвідношення вуглеводневої частини, механічних домішок (пісок, глина, мул, тощо) та води, коливається в широких межах.
Вплив вуглеводнів на навколишнє середовище
Легкі вуглеводні високотоксичні, важко засвоюються мікроорганізмами, тому довго зберігаються у нижніх ґрунтових шарах в анаеробній обстановці.
Основну частину легкої фракції складають метанові вуглеводні Сз-С11. Нормальні алкани, особливо з меншою молекулярною масою, легко проникають в клітини організмів і викликають наркотичну та токсикологічну дію.
Більш високомолекулярні вуглеводи (С12-С17) нетоксичні для живих організмів, але внаслідок високих температур застигання більше +18°С в умовах земної поверхні переходять у твердий стан і закупорюють всі пори та канали у грунті.
Шкідливий екологічний вплив смолисто-асфальтенових сполук на грунти полягає не стільки в хімічній токсичності, скільки у зміні водно-фізичних властивостей грунтів.
Звичайно смолисто-асфальтенові компоненти сорбуються у верхньому гумусовому горизонті, зменшуючи при цьому розміри пор у грунтах або і взагалі закупорюючи їх. Гідрофобні компоненти оточують корені рослин, і при цьому різко погіршується доступ до них вологи.
Як відомо, ряд нафтопродуктів можуть викликати злоякісні пухлини. Але не дивлячись на це ні у одного з компонентів нафтошламів канцерогенної активності не виявлено. Відомо також те, що при забрудненні вод нафтопродуктами у водну фазу переходять перш за все ароматичні вуглеводні. Вони є найбільш небезпечними у цьому плані.
Щодо мінеральної складової (механічні частинки) нафтового шламу, то особливу увагу заслуговує значний вміст оксиду алюмінію, оскільки він здатний сорбувати на своїй поверхні вуглеводневі компоненти нафтошламів. Варто зазначити, що в першу чергу на поверхні А12О3 та інших адсорбентів неорганічної частини будуть сорбуватись ароматичні вуглеводні, які найбільш небезпечні для навколишнього середовища.
Тривалість всього процесу трансформації нафтошламів у різних грунтово-кліматичних зонах різна- від декількох місяців до десятків років.
Враховуючи негативний вплив на оточуюче середовище ставків-нагромаджувачів та їх вміст, необхідно проводити їх поетапну ліквідацію, вирішуючі попутно питання поводження з відходами, які утворюються в процесів діяльності підприємства.