Шламовий амбар із суцільним ґрунтоцементним протифільтраційним екраном для накопичування і захоронення токсичних відходів буріння та експлуатації нафтогазових свердловин

Реферат: Шламовий амбар із суцільним ґрунтоцементним протифільтраційним екраном для накопичування і захоронення токсичних відходів буріння та експлуатації нафтогазових свердловин, котлован якого вкритий шаром ґрунтоцементної гідроізоляції. Буровий шлам ізолюють зверху шаром ґрунтоцементу, поверх якого укладають шар мінерального та родючого ґрунту. UA 87868 U (12) UA 87868 U UA 87868 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до нафтогазовидобувної галузі, а саме до технології проведення бурових робіт амбарним способом, при якому передбачаються збір, накопичення, нейтралізація і захоронения відходів буріння в шламових амбарах на місці проведення робіт [1, 2]. Одним із аналогів проведення бурових робіт є максимально можливе збереження природного стану навколишнього середовища. Відомо, що бурові майданчики належать до об'єктів підвищеної екологічної небезпеки. Тому вплив на компоненти довкілля під час спорудження свердловин можливий не тільки в результаті аварійних ситуацій, а й за нормальних умов проходження виробничого процесу. Це в основному пов'язано з утворенням значних об'ємів відходів, зокрема таких, як відпрацьована промивальна рідина, видалена порода й бурові стічні води, буровий шлам та пластові флюїди. При бурінні свердловин для приготування бурових розчинів використовуються хімічні реагенти й речовини 3-го та 4-го класів небезпеки. При експлуатації свердловин для інтенсифікації видобування вуглеводневої сировини використовуються концентровані розчини різних кислот. На різних етапах виробництва трапляються викиди нафти чи конденсату. Потрапляння бурових розчинів у водоймище, ґрунт, ґрунтові води у великих кількостях є екологічно небезпечним. Найбільш доступним шляхом ліквідації відходів буріння та експлуатації свердловин є їх захоронення. Практикується захоронення відходів у спеціально відведених місцях, у глибоких підземних горизонтах, у земляних шламосховищах безпосередньо на території бурової. Для попередження попадання в ґрунт, поверхневі й підземні води токсичних відходів буріння та експлуатації нафтогазових свердловин обов'язковим запобіжним заходом вважається будівництво в межах ділянки буріння герметичних шламових амбарів, у які збирають токсичні відходи. Розміри амбарів визначаються проектом і повинні відповідати обсягам відходів буріння свердловини. Умови будівництва шламових амбарів та їх конструкція залежать від інженерногеологічних умов площі, виділеної під будівництво свердловини, та характеристик ґрунтів цієї площі. Після закінчення будівництва котловану під шламовий амбар, проводяться роботи з облаштування його поверхні протифільтраційним екраном, який повинен забезпечувати захист поверхневих, ґрунтових і підземних вод від забруднення рідкими відходами буріння. Найближчим за сукупністю істотних ознак до корисної моделі й прийнятим як прототип є шламовий амбар, дно і стінки якого вкриті шаром із ґрунтоцементу, який утворює протифільтраційний екран [4]. Але цей спосіб не відповідає повною мірою вимогам захоронення токсичних відходів після завершення експлуатації свердловин, тому що відсутня ізоляція бурового шламу зверху шламового амбару. В основу корисної моделі поставлена задача виконання суцільної герметичної гідроізоляції шламових амбарів - накопичувачів та захоронення відходів, що забезпечить гарантований захист поверхневих, ґрунтових і підземних вод від забруднення, повну екологічну безпеку проведення бурових робіт амбарним способом та збереження навколишнього середовища. Поставлена задача вирішується тим, що шламовий амбар виконано із суцільним ґрунтоцементним протифільтраційним екраном, котлован якого вкритий шаром ґрунтоцементної гідроізоляції, згідно з корисною моделлю, буровий шлам ізолюють зверху шаром ґрунтоцементну, поверх якого укладають шар мінерального та родючого ґрунту Ґрунтоцемент суміш глинистого ґрунту, цементу та води. Він є не простою механічною сумішшю, а системою, що складається з двох дуже складних за своїм складом і властивостям багатокомпонентних систем - цементу та ґрунту. Основним провідним фактором у корінному перетворенні властивостей ґрунту є цемент, який є полідисперсною й полімерною системою, котра може після додавання води утворювати кам'яноподібне тіло [3]. Переваги ґрунтоцементної гідроізоляції: - низька вартість виготовлення за рахунок використання ґрунту із котловану шламового амбара; - висока водонепроникність, W12; - висока міцність на стиск, 2 МПа; - стійкість до агресивних складових (хімічна стійкість); - довговічність, термін використання більш ніж 300 років; - ґрунтоцемент екологічно небезпечний. Розміри шламових амбарів, їх об'єм, профіль і глибина визначаються на стадії робочого проектування стосовно до конкретної ділянки будівництва свердловини з урахуванням категорії ґрунту, глибини залягання ґрунтових вод та інших характеристик. Будівництво шламового амбара починається зі зняття родючого шару ґрунту та складування його в тимчасові відвали, потім риття земляного котловану й складування ґрунту для подальшого його використання при приготуванні ґрунтоцементу, зведення по периметру амбара обвалування висотою 0,5 м для запобігання попаданню в нього талих вод, виконання 1 UA 87868 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гідроізоляції дна та стінок котловану із ґрунтоцементу. Ґрунтоцемент готується на будівельному майданчику в горизонтальному бетонозмішувачі безперервної дії із ґрунту (суглинок, супісок), портландцементу марки 400 в кількості 20 % від ваги сухого ґрунту та води і за допомогою автобетононасоса укладається на дно і стіни котловану рівномірним шаром товщиною не менше 0,2 м. Стінки котловану укриваються ґрунтоцементом за допомогою опалубки. Термін його тужавіння триває 28 діб. Дослідження показують, що міцність ґрунтоцементу, як і бетону, зростає в часі й такий процес може тривати роками. Найбільш швидке зростання міцності спостерігається у початковий період. Підвищення температури й вологості середовища значно прискорює процес тужавіння ґрунтоцементу. При зберіганні ґрунтоцементу у воді спостерігається більш інтенсивне зростання міцності. Водонепроникність ґрунтоцементу при цьому становить не менше ніж W12. У часі міцність і водонепроникність ґрунтоцементу збільшуються. Заповнення шламового амбара відходами буріння здійснюють після тужавіння ґрунтоцементу. Процес відбувається доти, поки рівень шламу не досягне проектної відмітки верхньої кромки ґрунтоцементу на стінах котловану на глибині не менше 1 м від поверхні землі. Суть корисної моделі пояснює креслення. На фіг. 1 зображено шламовий амбар, заповнений буровим шламом, де 1 - ґрунт, 2 протифільтраційний екран із ґрунтоцементу, 3 - буровий шлам, 4 - обвалування, РГВ - рівень ґрунтових вод. Для зниження токсичності та з метою затвердіння напіврідких відходів буріння проводиться їх нейтралізація, яка досягається шляхом прискорення біологічного розкладу органічних сполук. Для цього в шламові амбари вводиться композиція, що містить фосфогіпс, солому та органічне добриво. Виконання цього комплексу робіт призводить до того, що напіврідкі відходи буріння перетворюють у тверду фазу. Після виконання робіт з нейтралізації відходів буріння здійснюється повна герметизація амбара шляхом укладання шару ґрунтоцементу товщиною не менше 0,2 м на нейтралізовані й затверділі відходи. Після тужавіння ґрунтоцементу виконується технічна рекультивація - засипання мінеральним ґрунтом та рівномірне нанесення родючого шару ґрунту на мінеральний ґрунт. На фіг. 2 зображено шламовий амбар із суцільним ґрунтоцементним протифільтраційним екраном для захоронення бурового шламу та виконання рекультивації землі, де 1 - ґрунт, 2 протифільтраційний екран із ґрунтоцементу, 3 - буровий шлам, 5 - шар ґрунтоцементу, що забезпечує повну герметизацію вмісту амбара від навколишнього середовища, 6 - шар мінерального ґрунту, 7 - шар родючого ґрунту, РГВ - рівень ґрунтових вод. Таким чином, шламовий амбар із суцільним ґрунтоцементним протифільтраційним екраном виключає будь-яку взаємодію відходів буріння з навколишнім середовищем і забезпечує повну екологічну безпеку проведення бурових робіт амбарним способом та збереження навколишнього природного середовища. Джерела інформації: 1. Булатов А.И. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: учебник для вузов / Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А. - М: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003. - С. 157-161. 2. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию: СНиП 2.01.28-85. - [действующий от 1986.01.01]. - М: Госстрой СССР, 1985. - 43 с. - (Строительные нормы и правила СССР). 3. Токин А.Н. Фундаменты из цементогрунта. - М: Стройиздат, 1984. - С. 6-8. 4. Пат. 74018 Україна, МПК Е02В 17/02, E02D 5/22. Застосування ґрунтоцементу як протифільтраційного екрана амбарів-шламонакопичувачів для відходів буріння та експлуатації нафтогазових свердловин / Тимофеева К.А; заявник і патентовласник Полтавський національний технічний університет ім. Ю. Кондратюка; заяв. № u201204835; публік. 10.10.2012, Бюл. № 19. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Шламовий амбар із суцільним ґрунтоцементним протифільтраційним екраном для накопичування і захоронення токсичних відходів буріння та експлуатації нафтогазових свердловин, котлован якого вкритий шаром ґрунтоцементної гідроізоляції, який відрізняється тим, що буровий шлам ізолюють зверху шаром ґрунтоцементу, поверх якого укладають шар мінерального та родючого ґрунту. 2 UA 87868 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3