Буровой шлам

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален Найти источники:  «Буровые шламы»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( январь 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон )

Буровой шлам ^[1] - это битые долота твердого материала, удаленные из скважины, пробуренной роторным , ударным или шнековым методами, и вынесенные на поверхность в буровом растворе . Пробуренные таким образом скважины включают нефтяные или газовые скважины , водяные скважины и скважины, пробуренные для геотехнических исследований или разведки полезных ископаемых. ^[2]

Буровой шлам обычно исследуют, чтобы сделать запись ( каротаж ) подземных материалов, вскрытых на различных глубинах. В нефтяной промышленности это часто называют буровым каротажем .

Буровой шлам образуется, когда порода разрушается буровым долотом, продвигающимся через породу или почву; шлам обычно выносится на поверхность буровым раствором, циркулирующим вверх от бурового долота. Буровой шлам можно отделить от жидкого бурового раствора с помощью вибросит , центрифуг или циклонных сепараторов , причем последние также эффективны при воздушном бурении. При бурении канатно-инструментальным способом буровой шлам периодически выбрасывается из забоя скважины. При шнековом бурении шлам выносится на поверхность лопастями шнека.

Одним из методов бурения, при котором не образуется буровой шлам, является колонковое бурение , при котором вместо этого образуются твердые цилиндры из породы или почвы.

Управление буровым шламом [ править ]

Буровой шлам, переносимый буровым раствором (буровым раствором), обычно извлекается с поверхности платформы, где он проходит через вибростенды или вибрационные машины для отделения выбуренной породы от бурового раствора. Этот процесс позволяет циркулирующему раствору участвовать в процессе бурения.

Затем пробы шлама изучаются буровиками и геологом буровой площадки . В нефтегазовой отрасли оператору, вероятно, потребуется набор образцов для дальнейшего анализа в своих лабораториях. Многие национальные правила предусматривают, что для любой пробуренной скважины набор проб должен быть заархивирован в национальном органе. Например, в случае Великобритании с Британской геологической службой ( BGS ).

Основная часть черенков требует утилизации. Методика для удаления зависит от типа бурения , используемых жидкостей. Для бурового раствора на водной основе (WBM) без особо опасных добавок шлам может быть сброшен за борт (в сценарии на море). Однако, если используется буровой раствор на нефтяной основе ( РУО ), то перед утилизацией шлам необходимо обработать. Либо в контейнерах и транспортировке на специализированный объект (также известный как контейнер и корабль), либо теперь есть мобильные установки, которые могут перерабатывать их на буровой, сжигая загрязнения бурового раствора. Это экономит логистикуи стоимость перевозки такого количества черенков. Хотя это, возможно, считается неинтересной темой, если в сценарии пропуска и отгрузки, зависимость от операций крана для перемещения скипов может привести к ситуациям, когда плохая погода останавливает бурение, поскольку обработка шлама не может продолжаться.

Утилизация как отходы [ править ]

Похороны [ править ]

Захоронение - это размещение отходов в искусственных или естественных раскопках, таких как ямы или свалки . Захоронение - это наиболее распространенный способ захоронения на суше отходов бурения (шлам и шлам). Обычно твердые частицы закапывают в ту же яму (резервную яму), которая используется для сбора и временного хранения отработанного шлама и шлама после того, как жидкость испарится. Захоронение в яме - это недорогой, низкотехнологичный метод, не требующий вывоза отходов с площадки скважины, и поэтому он очень привлекателен для многих операторов.

Захоронение может быть наиболее неправильно понимаемым или неправильно применяемым методом утилизации. Простое проталкивание стенок резервной ямы на пробуренный шлам, как правило, недопустимо. Глубина или размещение погребальной камеры имеет значение. Для заглубленных черенков следует установить предел влажности и определить химический состав. Захоронение ямы на месте может быть не лучшим выбором для отходов, которые содержат высокие концентрации нефти, соли, биологически доступных металлов, промышленных химикатов и других материалов с вредными компонентами, которые могут мигрировать из ямы и загрязнять пригодные для использования водные ресурсы.

На некоторых участках нефтяных месторождений работают крупные полигоны для захоронения нефтяных отходов из нескольких скважин. Захоронение обычно приводит к анаэробным условиям, которые ограничивают дальнейшее разложение по сравнению с отходами, выращиваемыми на суше или разбросанными по земле, где преобладают аэробные условия. ^[3]

Применение к поверхностям [ править ]

Цель внесения отходов бурения в почву - позволить естественной микробной популяции почвы метаболизировать, преобразовывать и ассимилировать составляющие отходов на месте. Заявка на землю как форма биоремедиации описана в отдельном информационном бюллетене. ^[4]

Для описания этого подхода к обращению с отходами используется несколько терминов , которые можно рассматривать как обработку и захоронение. В целом, земледелие относится к многократному внесению отходов на поверхность почвы, тогда как разбрасывание и обработка земли часто используются как взаимозаменяемые для описания единовременного внесения отходов на поверхность почвы. Некоторые практикующие врачи придерживаются разных терминологических соглашений и могут поменять местами все три термина. Читателям следует сосредоточиться на технологиях, а не на конкретных именах, данных каждому процессу.

Оптимальные методы внесения в почву уравновешивают добавление отходов со способностью почвы ассимилировать составляющие отходов, не нарушая целостности почвы, не создавая проблем с подземным загрязнением почвы или вызывая другие неблагоприятные воздействия на окружающую среду.

Земледелие [ править ]

В разведке и добыче много лет земледелие использовалось для обработки нефтесодержащих отходов нефтяной промышленности. Земледелие - это контролируемое и многократное внесение отходов на поверхность почвы с использованием микроорганизмов в почве для естественного биоразложения углеводородных компонентов, разбавления и ослабления металлов, а также преобразования и ассимиляции компонентов отходов.

Земледелие может быть относительно дешевым подходом к управлению отходами бурения . Некоторые исследования показывают, что земледелие не оказывает отрицательного воздействия на почвы и может даже принести пользу некоторым песчаным почвам, увеличивая их водоудерживающую способность и сокращая потери удобрений . Неорганические соединения и металлы разбавлены в почве, а также могут быть включены в матрицу (посредством хелатирования , реакций обмена, ковалентного связывания или других процессов) или могут стать менее растворимыми из- за окисления , осаждения и воздействия pH. Ослабление тяжелых металлов (или поглощение металлов растениями) может зависеть от содержания глины и катионообменной способности.

Оптимизация работы земельного хозяйства: добавление воды , питательных веществ и других добавок (например, навоза , соломы ) может повысить биологическую активность и аэрацию почвы, тем самым предотвращая развитие условий, которые могут способствовать вымыванию и мобилизации неорганических загрязнителей. В периоды продолжительной засухи также может потребоваться контроль влажности для минимизации пыли.

Периодическая обработка смеси (для увеличения аэрации ) и добавление питательных веществ в почвенно-сточную смесь могут усилить аэробное биоразложение углеводородов. После внесения отходов концентрацию углеводородов контролируют, чтобы измерить прогресс и определить необходимость улучшения процессов биоразложения . Нормы внесения следует контролировать, чтобы свести к минимуму возможность стекания.

Предварительная обработка отходов путем компостирования и активации аэробного биоразложения путем регулярного переворачивания ( валки ) или принудительной вентиляции (биогалерея) может уменьшить площадь посевных площадей, необходимых для земледелия (Morillon et al. 2002).

Пример фермы на отходах бурения: В 1995 году HS Resources, нефтегазовая компания, работающая в Колорадо, получила разрешение для некоммерческой земельной фермы на переработку и переработку неопасных отходов нефтяных месторождений компании, включая буровые растворы . На земельном хозяйстве отходы, смешанные с почвой, загрязненной углеводородами с других предприятий, разбрасываются слоем толщиной в один фут или меньше. Естественное бактериальное действие усиливается за счет периодического добавления коммерческих удобрений, ежемесячной обработки почвы (для добавления кислорода ) и полива (для поддержания влажности 10–15%). Обработка считается завершенной, когда уровни углеводородов достигают концентраций, установленных регулирующими органами; не все агентства применяют одинаковые стандарты приемлемости. Вода и почвапериодически контролируются, чтобы подтвердить отсутствие неблагоприятных воздействий на почву или грунтовые воды, и ведутся записи об источнике и расположении восстановленной почвы. Расчетные затраты на обработку, которые включают транспортировку, внесение, поправки и мониторинг, составляют около 4–5 долларов за кубический ярд. Когда обработанный материал перерабатывается в качестве засыпки, чистые затраты составляют около 1 доллара за кубический ярд. Капитальные затраты (не включенные в смету затрат на лечение) были возмещены в течение первых восьми месяцев эксплуатации (Cole and Mark 2000).

Соображения по внедрению: Преимущества земледелия включают его простоту и низкие капитальные затраты, способность вносить несколько загрузок отходов на один и тот же участок земли и возможность улучшения состояния почвы. Проблемы, связанные с земледелием, связаны с высокими затратами на техническое обслуживание (например, периодическая обработка земли, внесение удобрений ); потенциально большие потребности в земле; и требуемый анализ, тестирование, демонстрация и мониторинг. Повышенные концентрации углеводородов в отходах бурения могут ограничивать норму внесения отходов на площадку.

Отходы, содержащие соль, также следует вносить в почву только с осторожностью. Соль, в отличие от углеводородов, не может подвергаться биологическому разложению, но может накапливаться в почвах, которые имеют ограниченную способность принимать соли. Если уровень соли станет слишком высоким, это может повредить почву, и обработка углеводородов может быть затруднена. Соли растворимы в воде, и с ними можно справиться. Солевой менеджмент - это часть разумной работы земельного хозяйства.

Еще одна проблема земледелия заключается в том, что, хотя низкомолекулярные соединения нефти биоразлагаются эффективно, соединения с более высокой молекулярной массой разлагаются медленнее. Это означает, что повторное нанесение может привести к накоплению высокомолекулярных соединений. В высоких концентрациях эти устойчивые компоненты могут повысить водоотталкивающие свойства почвы, повлиять на рост растений, снизить способность почвы поддерживать разнообразное сообщество организмов и сделать земельную ферму непригодной для использования без обработки или внесения поправок. ^[5] Недавние исследования подтвердили идею о том, что добавление дождевых червей в масштабе поляс выбранными органическими добавками может ускорить долгосрочное восстановление почвы, загрязненной нефтью, обработанной традиционным способом. Роут и кормление дождевых червей создают пространство и позволяют пищевым ресурсам стать доступными для других почвенных организмов, которые в противном случае не смогли бы выжить. Использование дождевых червей в Европе улучшило биологическое качество почв в рамках некоторых крупномасштабных мелиоративных проектов.

При рассмотрении земледелия в качестве варианта управления отходами следует учитывать несколько моментов. К ним относятся топография участка, гидрология участка, использование соседних земель, а также физический (текстура и объемная плотность) и химический состав отходов и полученной смеси отходов и почвы. Отходы, содержащие большое количество масла и различных добавок, могут оказывать разнообразное воздействие на звенья пищевой цепи. Составляющие, вызывающие особую озабоченность, включают pH, азот (общая масса), основные растворимые ионы ( Ca , Mg , Na , Cl ), электропроводность, общее количество металлов, экстрагируемые органические галогены, содержание масла и углеводороды. В буровых растворах на масляной основе обычно используется эмульгированная фаза с содержанием CaCl 2 от 20 до 35 процентов по массе.рассол. Эта соль может быть проблемой в некоторых областях, например, в некоторых частях Канады, на среднем континенте и в Скалистых горах. По этой причине появились альтернативные системы бурового раствора , в которых в качестве эмульгированной внутренней водной фазы используются экологически предпочтительные полезные соли, такие как нитрат кальция или сульфат калия .

Отходы, содержащие значительные уровни биологически доступных тяжелых металлов и стойких токсичных соединений, не являются хорошими кандидатами для земледелия, поскольку эти вещества могут накапливаться в почве до уровня, который делает землю непригодной для дальнейшего использования (E&P Forum 1993). (Мониторинг участка может помочь предотвратить такое накопление.) Земельные фермы могут потребовать разрешения или другие одобрения от регулирующих органов, и, в зависимости от почвенных условий, некоторым земельным хозяйствам могут потребоваться облицовки и / или колодцы для мониторинга грунтовых вод.

Обработка земли [ править ]

При обработке земли (также известной как разбрасывание земель) процессы аналогичны процессам при земледелии, где естественные процессы в почве используются для биоразложения органических компонентов в отходах. Однако при обработке земель однократное внесение отходов производится на земельный участок. Цель состоит в том, чтобы утилизировать отходы таким образом, чтобы сохранить химические , биологические и физические свойства недр путем ограничения накопления загрязняющих веществ и защиты качества поверхностных и подземных вод. Площадь распространения земли определяется на основе расчетной скорости нагружения , которая учитывает абсолютную концентрацию соли , углеводородной концентрации, металлов концентрации и рНуровень после смешивания с почвой. Отходы бурения разбрасываются по земле и включаются в верхнюю зону почвы (обычно верхние 6–8 дюймов почвы) для усиления улетучивания углеводородов и биоразложения . Земля управляется таким образом, чтобы почвенная система могла деградировать, транспортировать и ассимилировать составляющие отходов. Каждый участок обработки земли обычно используется только один раз.

Оптимизация операций по обработке земель: добавление воды, питательных веществ и других добавок (например, навоза, соломы) может повысить биологическую активность / аэрацию почвы и предотвратить развитие условий, которые могут способствовать вымыванию и мобилизации неорганических загрязнителей. В периоды продолжительной засухи также может потребоваться контроль влажности для минимизации пыли. Периодическая обработка смеси (для увеличения аэрации) и добавление питательных веществ к отработанной почвенной смеси может усилить аэробное биоразложение углеводородов, хотя на практике не все проекты по обработке земель включают повторную обработку почвы. После внесения отходов можно контролировать концентрацию углеводородов, чтобы измерить прогресс и определить необходимость улучшения процессов биоразложения.

Соображения по внедрению: Поскольку на участки разбрасывания отходов наносится только одноразовое применение отходов, вероятность накопления компонентов отходов в почве снижается (по сравнению с земледелием, где отходы применяются повторно). Хотя лайнеры и мониторинг фильтрата обычно не требуются на участках обработки земли, топографию участка , гидрологию , а также физический и химический состав отходов и образовавшейся смеси отходов и почвы следует оценивать, а нормы внесения отходов следует контролировать, чтобы минимизировать возможность стока. .

Эксперименты , проведенные во Франции , показали , что после нанесения на масляной основе бурового раствора шлама на угодий, с последующей вспашки , обработки почвы и внесение удобрений , примерно 10% от исходного количества масла остается в почве. Фитотоксического воздействия на прорастание и прорастание семян не наблюдалось, но урожайность кукурузы и пшеницы снизилась на 10%. ^[6] Урожайность других культур не пострадала. Процент снижения содержания углеводородов и урожайность сельскохозяйственных культур будут варьироваться от участка к участку в зависимости от многих факторов (например, продолжительности времени после внесения, типа углеводорода, химического состава почвы, температуры).

Затраты на разбрасывание на суше обычно составляют от 2,50 до 3,00 долларов за баррель буровых растворов на водной основе, не загрязненных нефтью, и они могут быть выше для нефтесодержащих отходов, содержащих соли (Bansal and Sugiarto 1999). Стоимость также зависит от требований к отбору проб и анализу.

Преимущества земледелия - низкая стоимость обработки и возможность того, что этот подход может улучшить характеристики почвы. Распределение по земле наиболее эффективно используется для отходов бурения с низким содержанием углеводородов и солей. Возможные проблемы включают необходимость в больших земельных участках; относительно медленный процесс разложения (скорость биоразложения контролируется присущими составляющими отходами свойствами биоразложения, температурой почвы, содержанием воды в почве и контактом между микроорганизмами и отходами); и потребность в анализах, тестах и ​​демонстрациях. Кроме того, высокие концентрации растворимых солей или металлов могут ограничивать использование заделки земель.

При оценке распределения земель в качестве варианта управления отходами бурения следует учитывать несколько моментов. К ним относятся топографические и геологические особенности территории; текущая и вероятная будущая деятельность вокруг свалки; гидрогеологическийданные (расположение, размер и направление потока для существующих поверхностных водных объектов и пресных или пригодных для использования водоносных горизонтов); естественные или существующие схемы дренажа; близлежащие экологически уязвимые объекты, такие как водно-болотные угодья, городские районы, исторические или археологические памятники и охраняемые места обитания; наличие исчезающих видов; и потенциальное воздействие на качество воздуха. Кроме того, следует проанализировать исторические данные о распределении осадков, чтобы установить требования к влажности для распределения земель и спрогнозировать чистую скорость испарения. Следует определить устройства, необходимые для управления потоком воды в системы объекта, на них или из них. Во время оценки следует охарактеризовать отходы; Отходы бурения с высоким содержанием углеводородов и солей могут не подходить для разбрасывания по земле.

Переработка [ править ]

Некоторые черенки можно выгодно использовать повторно. Прежде чем шлам можно будет повторно использовать или переработать, может потребоваться выполнить шаги, чтобы обеспечить снижение содержания углеводородов и хлоридов в пределах стандартов для повторного использования соответствующих руководящих органов.

На некоторых участках разрешено повторное использование вырубок при разбрасывании дорог. Для этого может потребоваться разрешение как соответствующих управляющих органов, так и землевладельцев.

Буровой шлам также может быть переработан для использования в качестве твердых строительных материалов в виде твердых частиц, таких как дорожное основание для строительных дорог и подушек. Перед обработкой в ​​мельнице или аналогичном методе смешивания черенки необходимо просеять и высушить. ^{[3] [7]} Отходы бурения также могут быть переработаны в смеси для других крупных, по существу монолитных специализированных бетонных конструкций.

Ссылки [ править ]

 Эта статья включает материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Министерства энергетики США .

• Бансал К.М. и Сугиарто, 1999, «Операции по разведке и добыче - Управление отходами. Сравнительный обзор: примеры из США и Индонезии», SPE 54345, Азиатско-тихоокеанская нефтегазовая конференция SPE, Джакарта, Индонезия, 20–22 апреля 1999 г.
• Каллахан, М.А., А.Дж. Стюарт, К. Аларкон и С.Дж. МакМиллен, 2002, «Влияние добавок дождевого червя (Eisenia Fetida) и пшеничной (Triticum Aestivum) соломы на отдельные свойства загрязненных нефтью почв», Экологическая токсикология и химия , Vol. 21, № 8, с. 1658–1663.
• Коул, Э. и С. Марк, 2000 г., « Отходы разведки и добычи: экономичное управление с помощью земледелия », World Oil , август Vol. 221, № 8. (требуется подписка)
• Форум по разведке и добыче, 1993, «Руководство по обращению с отходами при разведке и добыче», Отчет № 2.58 / 196, сентябрь.
• Мориллон, А., Дж. Ф. Видали, США Хамза, С. Сурипно и Е. К. Хадиното, 2002, «Бурение и управление отходами», SPE 73931, представленный на Международной конференции SPE по охране труда, технике безопасности и окружающей среде при разведке нефти и газа. и Производство, 20–22 марта 2002 г.
• Смит, М., А. Мэннинг и М. Ланг, 1999, " Исследование повторного использования бурового шлама на суше ", 11 ноября 1999 г.