Спосіб перероблення і утилізації відходів буріння під час спорудження свердловин на нафту і газ

1. Спосіб перероблення і утилізації відходів буріння під час спорудження свердловин на нафту і газ, що включає збирання бурових стічних вод і відпрацьованих промивальних рідин, очищення їх шляхом оброблення коагулянтами з наступним розділенням на тверду і рідку фази, вторинне використання освітлених вод в технологічних потребах, вивезення осаду за межі бурової установки, а також збирання і вивезення бурового шламу за межі бурової установки, який відрізняється тим, що бурові стічні води і відпрацьовані промивальні рідини збирають в резервуар, оснащений перемішувачами, в якому відходи безперервно гомогенізують, після чого в отриману суміш вводять коагулянти та флокулянти, послідовно і безперервним потоком подають її на центрифугу для розділення на тверду і рідку фази, після розділення освітлену воду збирають в ємності і використовують для розбавлення рідинних відходів буріння, для нейтралізації шламів та/або в технологічних потребах бурової установки, а осад, який утворюється після центрифуги, і бурові шлами подають в блок нейтралізації шламів, в якому їх нейтралізують і переводять в твердий стан. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перед обробленням суміші коагулянтами та флокулянтами попередньо регулюють її фізико-хімічні властивості та рН. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що нейтралізовані осад та шлами переводять у твердий стан шляхом змішування з мінеральними в'яжучими і стабілізуючими добавками. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що нейтралізовані осад та шлами вивозять для захоронения або утилізації за межі бурової установки автотранспортом. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що для розділення обробленої суміші використовують високофакторну центрифугу з плавним регулюванням числа обертів ротора та відносної частоти обертання ротор/шнек. 00 Корисна модель відноситься до нафтогазовидобувної галузі, зокрема до способу перероблення і утилізації відходів буріння під час спорудження свердловин на нафту і газ. Метою корисної моделі є підвищення ефективності охорони довкілля від шкідливого впливу відходів буріння та зниження витрат води під час буріння свердловин на нафту і газ. Відомий безамбарний спосіб збирання всіх стічних вод [ЦНИЛ ПО „Укрнефть", Нефтяное хозяйство №5, 1987, стр. 40], який передбачає споруджування площадок під буровою вишкою та привишковими спорудами із залізобетону або залізобетонних плит, збирання стічних вод в металеві ємності по двом окремим лініям і подальше "їх очищення на установці для очищення, вивезення за межі бурового майданчика вибуреної породи та відпрацьованої' промивальної рідини. Перша лінія передбачає збирання всіх забруднених вод з привишкового блоку, силового та насосного блоків, блоків приготування, оброблення та очищення промивальних рідин. Ці води збирають в металеві ємності, очищують від піску, а потім подають для очищення з використанням коагулянтів та шляхом відстоювання. Очищена вода з установки подається в буферну ємність І далі в бурову установку для використання в технологічних цілях. Після коагуляції осад подається в осадоущільнювач і вивозиться за межі бурової установки. Друга лінія передбачає збирання води із джерел водокористування (котельня, охолодження дизельного приводу, бурових насосів, гідрогальмових пристроїв), які в незначній мірі забруднюють стічну воду, і направлення таких вод в буферну ємність очищення води і далі в бурову установку для використання в технологічних цілях. о 10844 Більш удосконалена система перероблення відходів за безамбарним способом буріння викладена в галузевому стандарті ГСТУ 41-0003262600-007-97 "Охорона довкілля. Спорудження розвідувальних і експлуатаційних свердловин на нафту та газ на суші. Правила проведення робіт". Вказана схема передбачає збирання бурових стічних вод і відпрацьованих промивальних рідин в металеві ємності, очищення їх з використанням коагулянтів і відстоюванням, повторне використання освітлених вод в технологічних цілях бурової установки. Скоагульований осад вивозять за межі бурової' установки. Буровий шлам збирають в контейнерах для шламу і вивозять за межі бурової установки. Таким чином, описані способи перероблення відходів буріння мають наступні недоліки: процес очищення стічних вод з відстоюванням не забезпечує його безперервність; бурові шлами вивозять за межі бурової установки не знешкодженими, що може спричиняти екологічне забруднення. Задачею корисної моделі є вдосконалення способу перероблення відходів буріння під час спорудження свердловин на нафту і газ шляхом введення нових операцій, що забезпечать безперервність перероблення відходів та їх повну нейтралізацію. Поставлена задача вирішується тим, що у способі перероблення і утилізації відходів буріння під час спорудження свердловин на нафту і газ, який включає збирання бурових стічних вод і відпрацьованих промивальних рідин, очищення їх шляхом оброблення коагулянтами з наступним розділенням на тверду і рідку фази, вторинне використання освітлених вод в технологічних цілях, вивезення осаду за межі бурової установки, а також збирання і вивезення бурового шламу за межі бурової установки, згідно корисній моделі, бурові стічні води і відпрацьовані промивальні рідини збирають в резервуар, який оснащений перемішувачами, в якому відходи безперервно гомогенізують, після чого в отриману суміш вводять коагулянти та флокулянти послідовно і безперервним потоком подають Гі на центрифугу для розділення на тверду і рідку фази, після розділення освітлену воду збирають в ємності і використовують для розбавлення рідинних відходів буріння, для нейтралізації шламів та/або в технологічних цілях бурової установки, а осад, який утворюється після центрифуги, і бурові шлами подають в блок нейтралізації шламів, в якому їх нейтралізують і переводять в твердий стан. Доцільно, КОЛИ перед обробленням суміші коагулянтами та флокулянтами попередньо регулюють її фізико-хімічні властивості та РН. Як правило, нейтралізовані осад та шлами переводять у твердий стан шляхом змішування з мінеральними в'яжучими і стабілізуючими добавками. Економічно та ефективно, коли нейтралізовані осад та шлами вивозять для захоронения або утилізації за межі бурової установки за допомогою автосамоскидів. Як центрифугу доцільно застосовувати високофакторну центрифугу з плавним регулюванням числа обертів ротора та відносної' частоти обертання ротор/шнек. Таким чином, в запропонованому способі очистка бурових стоків є безперервним процесом за рахунок розділення на тверду та рідку фази оброблених реагентами стічних вод за допомогою центрифуги. Запропонований спосіб є також більш екологічним, оскільки за межі бурової установки в шламонакопичувач вивозять вже знешкоджений шлам. На кресленні (Фіг.1) наведена принципова схема перероблення і утилізації відходів буріння під час спорудження свердловин на нафту і газ. Система перероблення відходів буріння включає систему послідовно сполучених між собою блоків: блок 1 - збирання рідинних відходів буріння; блок 2 - флокуляції і коагуляції; блок 3 - розділення відходів на осад і воду; блок 4 - нейтралізації (знешкодження) шламів; блок 5 - збирання зворотної' води. Спосіб перероблення і утилізації відходів буріння реалізується наступним чином. Рідинні ВІДХОДИ буріння в складі бурових стічних вод та відпрацьованої промивальної рідини поступають в блок 1, який являє собою резервуар з механічними перемішувачами, в якому відбувається безперервна гомогенізація відходів буріння. Однорідний потік відходів з блоку 1 направляють в блок 2 флокуляції і коагуляції, в якому здійснюється розбавлення рідинних ВІДХОДІВ, їх змішування з робочими розчинами для регулювання числа рН та оброблення коагулянтами і флокулянтами. Після цього хімічно оброблений потік відходів направляють в блок 3 для їх розділення на осад і воду. При цьому розділення оброблених рідинних відходів буріння на осад і воду проходить в високофакторній центрифузі безперервної дії з плавним регулюванням числа обертів ротору та відносної частоти обертання ротор/шнек, що дозволяє оптимізувати дію процесу центрифугування в залежності від фізико-хімічних властивостей відходів буріння. Із блоку 3 освітлена вода направляється в блок 5 збирання зворотної води, а осад направляється в блок 4 нейтралізації шламу. Зворотна вода застосовується для розбавлення рідинних відходів буріння в блоці 2, для нейтралізації шламів в блоці 4, а також використовується в технологічних цілях бурової установки, наприклад, для регулювання технологічних показників бурових промивальних рідин, для обмиву бурильного інструменту тощо. Процес нейтралізації осаду в блоці 4 полягає в його змішуванні, наприклад, з мінеральними в'яжучими, завдяки чому осад переходить в твердий стан і стає придатним для захоронения на полігонах промислових відходів (шламонакопичувачах). Бурові шлами, які утворюються під час очищення промивальних рідин на технічних засобах очищення бурової установки і збираються, наприклад, в контейнерах, поступають безпосередньо в блок 4 нейтралізації бурових шламів. Блок 4 містить камеру для нейтралізації осаду, бункеринакопичувачі для матеріалів, що використовуються для нейтралізації шламів, перемішуючі і транспортуючі пристрої, а також пристрої для вивантаження перероблених шламів. В камері для 10844 нейтралізації осаду в потік бурового шламу дозовано подаються, наприклад, мінеральні в'яжучі і стабілізуючі добавки, в перемішуючих пристроях суміш перемішується і перетворюється в однорідний продукт, який в подальшому за допомогою вивантажувального засобу вивантажується на автосамоскид і вивозиться за межі бурової установки (наприклад, на шламонакопичувач). Технологічно можливий варіант, коли бурові шлами в блоці 4 переробляються в продукт, придатний до використання в будівництві (для відсипки доріг, виготовлення будівельних блоків, виготовлення матеріалів для відсипки під основи споруд і т. і.) та в інших галузях народного господарства. Вода із зовнішнього джерела (питна вода) використовується в досить незначній кількості, а саме, вона поступає в блок 6 і служить лише для запуску системи перероблення відходів, а також для приготування робочих розчинів реагентів в блоці 2 флокуляції і коагуляції. Спосіб перероблення і утилізації відходів буріння пояснюється прикладом. На кресленні (Фіг.2) наведена технологічна схема вузла з перероблення і утилізації ВІДХОДІВ буріння на Яблунівському НГКР. Умовні позначення; 1 - кран пробковий; 2 ємність для зберігання чистої води; 3 - приймальна ємність для очищеної зворотної води об'ємом по 40м 3 ; 4, 5, 6 - приймальні ємності для очищеної на центрифузі промивальної' рідини об'ємом по 40м 3 ; 7 - засувка; 8 - відцентровий насос 6Ш-8, 9 блок флокуляції; 10 - швидкороз'ємне з'єднання; II - гвинтовий насос; 12 - приймальна ємність відпрацьованої промивальної рідини об'ємом 40м ; 13 - механічний перемішувач; 14 - ємність для хімічної обробки очищеної промивальної рідини об'ємом 40м 3 ; 15 - гідроворонка для введення хімічних реагентів; 16 - компресор КС-5М; 17 зворотній клапан, 18 - електроконтактний манометр; 19, 31, 32 - автоцистерна; 20 - центрифуга; 21 - повітряний вентиль; 22 - вологовідділювач; 23 - ресивер; 24, 27 - автосамоскид; 25 - ємність для рідких хімреагентів; 26 - силоси для сипких матеріалів; 28 - блок нейтралізації шламу; 29 - напірна ємність технічної води; ЗО - заглиблена ємність для збирання стічних вод; 33 - ємність для прийому чистої води; 34 - водяний насос; - лінії (трубопроводи): І - чистої води діаметром 57мм; II - зливний колектор діаметром 146мм; III - напірний колектор діаметром 114мм; IV - лінія брудної зворо-ної води діаметром 57мм; V - лінія очищеної зворотної' води діаметром 57мм; VI зливний колектор фугату з центрифуги діаметром 146мм; VII - лінія подачі суспензії на розділення в центрифугу (2" гумовий рукав); VIII - лінія подачі технічної води на блок нейтралізації' шламу (1,5" гумовий рукав); IX - лінія подачі рщких хімреагентів на блок нейтралізації шламу (1,5" гумовий рукав); - процеси: А - злив відпрацьованої промивальної рідини в приймальну ємність; Б - скидання шламу з центрифуги в приймальну воронку блоку нейтралізації шламу; В - скидання шламу з бурових установок в приймальну воронку блоку нейтралізації шламу; Г - завантаження нейтралізованого шламу у автосамоскид для вивезення на полігон для захоронения відходів; Д - завантажен ня автоцистерни зворотною водою або очищеною і хімічно обробленою промивальною рідиною для повторного використання на бурових установках. Е - злив чистої води з автоцистерни і перекачка її в ємність для зберігання чистої' води. Опис технологічного процесу перероблення відходів буріння., Відходи буріння за фізичним станом підрозділяють на рідинні відходи та шлами. До перших відносяться відпрацьовані промивальні рідини і бурові стічні води, а до других - вибурена порода (бурові шлзми), яка виділяється на засобах очищення промивальної рідини бурової установки. На бурових установках необхідно забезпечити роздільне збирання та перевезення цих груп ВІДХОДІВ. РІДИННІ відходи буріння перевозяться в автоцистернах, напіврідкі - на автосамоскидах. На вузлу переробки відходів буріння рідинні відходи зливаються в приймальну ємність відпрацьованої промивальної рідини 12, а шлами скидаються в приймальну воронку блоку нейтралізації' шламу 28. РІДИННІ ВІДХОДИ буріння з ємності 12 за допомогою гвинтового насосу 11 подаються до блоку флокуляції 9, де після розбавлення водою обробляються кислотою, коагулянтом І флокулянтом. Після блоку флокуляції 9 оброблена рідина подаються на центрифугу 20, де розділяється на очищену зворотну воду і напіврідкий шлам. Очищена зворотна вода направляється на блок флокуляції 9, де використовується для поповнення запасу, а шлам скидається по жолобу в приймальну воронку блоку нейтралізації шламу 28. Надлишок зворотної води із блоку флокуляції 9 відводиться в приймальну ємність для очищеної зворотної води 3. При визначенні режиму роботи блоку флокуляції і центрифуги недостатньо очищена зворотна вода відводиться по лінії IV в любу з приймальних ємностей 4, 5, 6. Передбачено очищення відпрацьованої промивальної рідини без застосування блоку флокуляції 9. Для цього напірний патрубок гвинтового насоса 11 з'єднується безпосередньо з центрифугою 20, де з промивальної1 рідини видаляється надлишкова тверда фаза. Очищена промивальна рідина по зливному колектору VI подається в приймальні ємності 4, 5, 6, які оснащені механічними перемішувачами 13. Для хімічної обробки очищеної' промивальної рідини, вона за допомогою відцентрового насосу 8, по напорному колектору НІ, через гідроворонку 15 подається у ємність 14, яка оснащена механічними перемішувачами 13. При цьому через гідроворонку 15 у промивальну рідину вводяться потрібні хімреагенти. Ємності 3, 4, 5, 6, 12, 14 з'єднані зливним колектором II, що дозволяє за допомогою відцентрового насоса 8 і напірного колектора 11 перекачувати 1 рідину з любої ємності у любу ємність, або відкачати в автоцистерну 31 для вивозу на бурові установки. Передбачено підключення до зливного колектора II гвинтового насоса 11, завдяки чому для очищення на блоці флокуляції і центрифузі рідину можливо подати з любої ємності. Технологічна схема передбачає одночасне виконання операцій з перероблення рідинних відходів буріння і відвантаження регенерованої промивальної рідини. Стічні води, які утворюються при експлуатації вузла 10844 перероблення відходів буріння, накопичуються в заглибленій ємності ЗО, звідки можуть бути відкачані за допомогою гвинтового насосу 11. Бурові шлами завантажуються в приймальну воронку блоку нейтралізації шламу 28, після чого змішуються з цементом, золою, до суміші додається технічна вода з напірної' ємності 29 і рідке скло або інші хімреагенти з ємності 25. Після перемішування нейтралізовані і загущені відходи буріння завантажуються на самоскид і вивозяться на полігон для захоронения відходів. Для зберігання сипких матеріалів (цемент, зола) передбачено два силоси 26, які оснащено пневматичною системою завантаження - розвантаження. Пневматична система складається з двох компресорів 16 типу КС-5М, зворотних клапанів 17, електроконтактного манометру 18, вологовідділювача 22, ресиверу 23 а також вентилів 21. Пневматична система дозволяє здійснювати завантаження силосів сипкими матеріалами з автоцементовозів, а також подавати ці матеріали в приймальні воронки 8 блоку нейтралізації шламу 28. Для забезпечення вузла чистою водою передбачена ємність для зберігання чистої води 2, куди за допомогою водяного насосу 34 чиста вода відкачується з ємності для прийому чистої води 33. В ємність 33 вода зливається з автоцистерни 32. З ємності 2 чиста вода водяним насосом 34 по ЛІНГІ' І під тиском подається до блоку флокуляції 9, а також для промивання гвинтового насосу 11 і центрифуги 20. У разі потреби чисту воду можна подати у напірну ємність 29. Таким чином, запропонований спосіб перероблення і утилізації відходів буріння забезпечує високий рівень культури водокористування, що дозволяє відмовитись від спорудження і використання в якості систем збору і зберігання відходів буріння земляних бурових амбарів, запобігаючи при цьому можливому забрудненню грунтів та вод в районі ведення бурових робіт, являється ресурсозберігаючою та природоохоронною технологією. 10844 рідинні відходи буріння 10 БЛОК 1 збирання рідинних відходів фуршня [ БЛОК 6 подач] чистої ВОДІЇ 1 1 чиста вода 1 1 І • БЛОК 2 фдсжуляші і коагуляції Miitcpa3t»f і або оркинічіІІ ДОЙНИКИ буровії шлами БЛОКЭ ЦЕНТРИФУГИ БЛОК 4 нейтралізації осад розділення ВІДХОДІВ на осад і %оя,у ^ ^ (знешкодження) шламі в знешкоджені шлам и зворотна вода зворотна йода МЖІ * : збирання зворотної води зворотна йода на технічні цілі Фіг. 1 11 10844 12 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписне Тираж 26 прим Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601