Способ обезвреживания бурового шлама, содержащегося в отработанном буровом растворе

 

Изобретение относится к технологии санации буровых шламов, насыщающих отработанные буровые растворы. Способ обезвреживания бурового шлама, содержащегося в отработанном буровом растворе, включает разделение твердой и жидкой фаз бурового раствора путем внесения алюмосиликатов, гидролизованных до значений рН 9-12. Полученный в результате разделения осадок твердой фазы подают в смеситель, в котором его смешивают с также подаваемым в смеситель литифицирующим порошковым комплексообразователем, содержащим следующие компоненты, мас.%: портландцемент 20-30, известь негашеная 10-15, карбонат кальция 10-20, фосфогипс 10-40, доломит 10-20, при этом на 1 вес.ч. обрабатываемого в смесителе осадка твердой фазы подают 0,2-1,0 вес.ч. литифицирующего порошкового концентрата. Изобретение позволяет создать способ обезвреживания бурового шлама, содержащегося в отработанном буровом растворе, который не требует создания шламохранилищ (амбаров). 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к технологии санации буровых шламов, насыщающих отработанные буровые растворы.

При бурении в скважину под давлением подается буровой раствор, содержащий, как правило, бентонитовую глину, пластификаторы, стабилизаторы, ПАВ и другие вещества, способствующие процессу бурения и повышающие его эффективность. Отработанный буровой раствор насыщается разбуренной породой, которая является основным компонентом бурового шлама, и поступает на дневную поверхность. Затем отработанный раствор в отдельных случаях разделяют с помощью сит на твердую и жидкую фазы. Жидкая фаза может быть повторно использована в буровом процессе, а твердая (кашицеобразная) фаза с влагосодержанием более 70% направляется в шламохранилище (амбар), см., например, Ф. А. Шамшев "Технология и техника разведочного бурения", с.с., 113-115, М., 1973.

Известен способ обезвреживания отработанного бурового раствора, находящегося в шламохранилище, включающий разделение поступившего бурового раствора на твердую фазу, с влагосодержанием 35-45%, которая после обработки через некоторое время (10-20 часов) затвердевает, и жидкую фазу; обработка содержимого шламохранилища осуществляется путем внесения алюмосиликатов, гидролизованных до значений рН 9-12, см. RU 2150437, С 02 F 11/00, 28.07.98.

Данный способ принят в качестве прототипа настоящего изобретения; он обеспечивает достаточно высокую степень обезвреживания загрязнителей шлама, упрощает и удешевляет его утилизацию.

Однако недостатком этого способа является то обстоятельство, что он предусматривает обязательное наличие шламохранилища для обработки шлама. При этом в шламохранилище также попадают и накапливаются в нем атмосферные осадки, инородные тела, грунт и т.п. посторонние субстанции.

Это затрудняет рекультивацию шламохранилищ, поскольку увеличивается объем содержащейся в них загрязненной массы, что требует для ее обезвреживания увеличения массы необходимых для этого средств; кроме того, для устройства шламохранилищ отчуждаются значительные по площади территории и наносят вред окружающей среде как концентраторы загрязнителей.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания способа обезвреживания бурового шлама, содержащегося в отработанном буровом растворе, который не требовал бы создания шламохранилищ (амбаров).

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе обезвреживания бурового шлама, содержащегося в отработанном буровом растворе, включающем разделение твердой и жидкой фаз бурового раствора путем внесения алюмосиликатов, гидролизованных до значений рН 9-12, полученный в результате разделения осадок твердой фазы подают в смеситель, в котором его смешивают с также подаваемым в смеситель литифицирующим порошковым комплексообразователем, содержащим следующие компоненты, мас.%: Портландцемент - 20-30 Известь негашеная - 10-15 Карбонат кальция - 10-20 Фосфогипс - 10-40 Доломит - 10-20 при этом на 1 вес. ч. обрабатываемого в смесителе осадка твердой фазы подают 0,2-1,0 вес. ч. литифицирующего порошкового концентрата; литифицирующий порошковый концентрат дополнительно может содержать глину в количестве 10-30 мас.%; литифицирующий порошковый концентрат дополнительно также может содержать гипс в количестве 2-15 мас.% и хлористый кальций в количестве 1-3 мас.%.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает весьма важный новый технический эффект: исключается необходимость сооружения шламохранилищ, обезвреживание бурового шлама происходит непосредственно у буровой установки, что обеспечивает безамбарное бурение нефтяных и других скважин.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется схемой, иллюстрирующей реализацию способа.

Из буровой установки 1 отработанный буровой раствор, содержащий буровой шлам, поступает в емкость 2, куда также подают суспензию гидролизованных до значений рН 9-12 алюмосиликатов. Содержимое емкости 2 затем с помощью насоса перекачивают в вертикальный отстойник 3, где происходит интенсивное разделение твердой 4 и жидкой 5 фаз отработанного бурового раствора; жидкая фаза подается на повторное использование в буровой установке после корректировки ее состава; твердая фаза - буровой шлам, содержащий 65-75% воды, поступает в смеситель 6. В конкретном примере использован шнековый смеситель; также возможно использование лопастной мешалки. В смеситель 6 также подают литифицирующий порошковый концентрат (ЛПК). В примере 1 ЛПК содержит, мас.%: Портландцемент - 20 Известь молотая негашеная - 10 Карбонат кальция молотый - 10
Фосфогипс - 40
Доломит молотый - 20
при этом в данном примере на 1 вес. ч. обрабатываемого в смесителе осадка твердой фазы подавалось 0,95 вес. ч. ЛПК.

Смесь перемешивалась в течение 2 минут до равномерного пластичного состояния; затем получаемый материал подают на транспортное средство, например, самосвал и был доставлен к месту утилизации (укладки в конструктивный слой основания или в формируемый техногенный массив). Срок схватывания материала - 3-5 часов. Процесс литификации имеет более интенсивный характер в течение первых 3-5 суток, а затем замедляется и продолжается в течение нескольких месяцев (аналогично, например, процессу твердения цементных растворов и бетона).

Физико-механические свойства материала после 28 суток твердения приведены в табл. 1.

В примере 2 реализации способа использован ЛПК, который содержал, мас.%:
Портландцемент - 30
Известь молотая негашеная - 12
Карбонат кальция молотый - 15
Фосфогипс - 20
Доломит молотый - 10
Глина кембрийская порошковая - 13
На 1 вес. ч. бурового шлама подавалось 0,25 вес. ч. ЛПК. Введение в ЛПК глины обусловлено отсутствием ее в конкретном примере в исходном буровом растворе.

Физико-механические свойства материала приведены в табл. 2. В примере 3 использован ЛПК, который содержал, мас.%:
Портландцемент - 25
Известь молотая негашеная - 15
Карбонат кальция молотый - 20
Фосфогипс - 10
Доломит молотый - 15
Гипс - 13
Хлористый кальций - 2
На 1 вес. ч. бурового шлама подавалось 0,5 вес. ч. ЛПК. Гипс и хлористый кальций обеспечивают дополнительное ускорение процесса литификации бурового шлама и уменьшают время начала схватывания до 2-2,5 часов.

Физико-механические свойства материала приведены в табл. 3.

Для реализации изобретения используются недорогие и недефицитные материалы, для приготовления смеси используется обычное оборудование, в частности, смесители (растворомешалки и т.п.). Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Промышленная применимость".

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания бурового шлама, содержащегося в отработанном буровом растворе, включающий разделение твердой и жидкой фаз бурового раствора путем внесения алюмосиликатов, гидролизованных до значений рН 9-12, отличающийся тем, что полученный в результате разделения осадок твердой фазы подают в смеситель, в котором его смешивают с также подаваемым в смеситель литифицирующим порошковым комплексообразователем, содержащим следующие компоненты, мас.%:
Портландцемент - 20-30
Известь негашеная - 10-15
Карбонат кальция - 10-20
Фосфогипс - 10-40
Доломит - 10-20
при этом на 1 вес.ч. обрабатываемого в смесителе осадка твердой фазы подают 0,2-1,0 вес. ч. литифицирующего порошкового концентрата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что литифицирующий порошковый концентрат дополнительно содержит глину в количестве 10-30 мас.%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что литифицирующий порошковый концентрат дополнительно содержит гипс в количестве 2-15 мас.% и хлористый кальций в количестве 1-3 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4