СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ШЛАМОВОГО АМБАРА В УСЛОВИЯХ ТЕПЛЫХ ПЕРИОДОВ
METHOD FOR RECLAMATION OF SLUDGE PITS UNDER CONDITIONS OF WARM PERIODS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при рекультивации земляных амбаров в условиях теплого периода, содержащих буровые отходы, образующиеся при бурении нефтяных скважин.
Основные источники загрязнения природной среды при бурении нефтяных скважин - земляные амбары (шлаковые) с содержащимися в них производственно-технологическими буровыми растворами (ОБР) и выбуренной породы или буровым шламом (БШ). В их составе присутствуют химические реагенты различной степени токсичности, растворимые минеральные соли и другие опасные вещества. Поэтому особую значимость приобретают вопросы охраны окружающей среды.
Таким образом, предлагаемый способ должен позволить разнообразить образуемый природный ландшафт, снизить опасность отработанного бурового раствора.
Известен способ ликвидации земляных амбаров, включающий изоляцию дна и стенок амбара, заполнение амбара отработанным буровым раствором (ОБР), откачку жидкой фазы ОБР, засыпку амбара минеральным грунтом и вылавливанием коагуляционных сгустков в котлован, который затем тоже засыпается минеральным грунтом (Федоров Л.В. и др. Рекультивация земляных амбаров в условиях Среднего Приобья. «Нефтяное хозяйство», №6, М., 1986, с. 5-6).
Такой способ имеет существенный недостаток, поскольку связан с резким увеличением объемом земляных работ, что ведет к удорожанию строительства скважин.
Известен также способ рекультивации земляных амбаров, включающий гидроизоляцию стенок и дна, заполнение отработанным буровым раствором, откачку жидкой фазы, ликвидацию текучести коагуляционных сгустков отработанного бурового раствора верховым торфом и засыпку минеральным грунтом (Заявка №94030130, опубл. 10.06.1996).
Однако известный способ имеет существенный недостаток, заключающийся в следующем. В результате засыпки торфом и минеральным грунтом опасные ОБР лишаются доступа воздуха, что прерывает биологическое разложение углеродов, являющихся основными загрязнителями, определяющими опасность буровых отходов. В результате становится невозможным биологический этап рекультивации, кроме того, существует опасность выноса загрязнителей за пределы кустовой площади поверхностными и подземными водотоками. Недостаток известного способа и в том, что жидкая фаза, откачивается из амбаров, также является загрязнителем окружающей природной среды, а также не может быть использована в технических целях и требует дополнительной утилизации.
Наиболее близким, принятым за прототип, является способ рекультивации земляных амбары, включающий гидроизоляцию стенок и дна, заполнение ОБР, откачку жидкой фазы и засыпку торфом и минеральным грунтом, жидкую фазу предварительно локализуют в амбаре и очищают, минеральный грунт, торф и отработанный буровой раствор перемешивают и перемещают на откосы кустовой отсыпки и прилегающих дорог, на откосах высевают траву, которую поливают очищенной жидкой фазой (Патент RU №2273736, Е21С 41/32 от 10.04.2006).
Недостатком способа является неэффективная рекультивации земляных амбаров из-за миграции загрязняющих веществ под действием атмосферных осадков и поверхностных грунтовых вод, что ухудшает экологическую обстановку.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание способа, позволяющего с минимальными затратами эффективно производить рекультивацию шламовых амбаров, что улучшает состояние окружающей среды.
Технический результат заключается в повышении качества технической рекультивации шламовых амбаров при снижении материальных затрат и улучшении экологической ситуации.
Технический результат достигается тем, что в способе рекультивации шламовых амбаров в условиях теплого периода, включающем очистку жидкой фазы, перемешивание отработанного бурового отхода с торфом, вывоз его на откосы кустовых площадок или автодорог, засыпку амбара грунтом с последующим посевом трав согласно изобретения, жидкую фазу предварительно локализуют в объеме амбара и при положительной температуре покрывают слоем гранул сорбента с водопоглощающей способностью до 500 литров воды на 1 кг гранул сорбента и закрывают слоем из смеси бурового отхода и торфа, перемешивают и перемещают на откосы кустовой отсыпки и прилегающих дорог, которые предварительно покрывают изготовленной сетки из композитной арматуры, и после засыпки композитной сетки слоем из смеси бурового отхода, торфа, грунта и гранул сорбента на откосах высевают траву, которая использует воду, поглощенную гранулами сорбента, необходимую для роста растений.
Кроме того, композитные стержни сетки накладывают на откосы таким образом, чтобы места их пересечения находились в местах расположения доз цемента, вдавливаемых в местах пересечения стержней в цемент и осуществляют выдержку до затвердевания цемента, а затем покрывают слоем из смеси бурового отхода, торфа, минерального грунта и гранул сорбента.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Использование в качестве агрегатора воды, выступают специальные гранулы сорбента определенного количества, способные поглотить до 500 литров воды на 1 кг гранул сорбента по отношению к объему шламовой (амбарной) воды, что позволяет эффективно впитывать их в объеме при плюсовых температурах с минимальными затратами по сравнению с известными способами производить перемешивание и перемещать на места откосов кустовых площадок и прилегающих дорог с предварительно покрытием откосов сеткой из композитной арматуры, смесь, которой затем укладывают поверх сетки и высевают необходимую растительность. Используя воду (влагу) для растений, что улучшает в целом экологическую обстановку.
Гранулы сорбента представляют собой - это аналог с мексиканской разработкой Solid Rain (инженера-химика Серхио Хесус Веласко) под названием «твердой воды».
Следует также отметить, что действие гранул сорбента основано на свойствах воды (Патент RU №2574722, C08F 220/56, C08L 3/02, C08L 1/08, C08L 5/08, A61L 15/28, A61L 15/60 от 10.02.2016). Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, в частности может применено в сельском хозяйстве, как экономически чистый продукт. Попадая в матрицу полимера, вода образует связи с ее стенками, приобретая структуру льда и закрепляясь в сорбенте под названием «твердая вода» (см. публикацию в интернете 7 июня 2016 года - Орошение, Инновация в сельском хозяйстве, засуха «Твердая вода» / Сайт: Save Real Haibor». Воронежские ученые изобрели «твердую воду». Опубл. 16.11.2015), где пока еще никто не применил для осуществления описываемого способа рекультивации шламового амбара в условиях теплых периодов.
Препарат может стать одним из основных коагулянтом для воды, забираемой и впитываемой гранулами сорбента и формирование смеси торфа и бурового шлама в амбарах с выдержкой определенных часов для набухания гранул сорбента определенных часов для набухания гранул сорбента определенных объемов воды (жидкости). А значит в несколько раз сократить затраты на откачку жидкой фазы, и объем воды в сорбенте будет достаточен для выращивания и роста растений продолжительное время.
Важно, что гранулы сорбента обладают способностью аккумулировать воду, т.е. объем самих гранул увеличивается примерно в 10 раз по отношению к их малым размерам. Действие сорбента основано на свойствах воды. Попадая в матрицу полимера, приобретая структуру льда и закрепляясь в сорбенте. Именно это качество лежит в основе названия продукта «твердая вода». При поднятии окружающей температуры воздуха до положительной, т.е. ниже определенного уровня влажности для корней растений, связи с матрицей рвутся, и структура жидкости меняется, что позволяет ей высвобождаться в почву и дает возможность корневой системы растений быстрое развитие в росте.
Другой важный фактор заключается в том, что гранулы сорбента вместе с водой поглощают удобрения из торфа и другие водорастворимые удобрения и микроэлементы, что позволяет насыщать корневую систему растений питательными веществами. При дожде они, напротив, добирают воду до максимума своей возможности для обеспечения почвы достаточным количеством влаги в течение длительного времени - однократного заполнения полимера водой.
Гранулы не вымываются из почвы, что позволяет эффективно использовать их в нужном режиме от 5 до 10 лет подряд.
Количество сорбента, вносимого в смесь шламового амбара, и в дальнейшем с использованием минерального грунта определяется типом выращиваемых культур растений и их потребностями в воде. Кроме того, сорбент не распадается зимой, что для многих мест в условиях Сибири на кустовых площадках месторождения, прорастание семян трав на откосах, также оснащенных покрытием сеток из композитной арматуры, прорастание семян травы происходит в теплый период времени в течение 10-15 дней. Таким образом, получаемые ландшафты отвечают эстетическим и экологическим требованиям.
Композиционные арматурные стержни диаметром 2 мм, изготовленные из базальтового волокна и эпоксидного связующего, укладывают во взаимно перпендикулярных направлениях так, чтобы точки пересечения стержней находились в центре цилиндрических зон, механически вдавливают их в тело цилиндров и выдерживают до твердения. В результате получают сетку из композитных арматурных стержней с размером ячейки 50×50 мм, фиксированных в узлах быстротвердеющим цементом. Прочность узла сетки может составлять 8 МПа, термостабильность - не менее 200°С. Само устройство для вдавливания (не показано для упрощения) мест пересечения стержней может быть выполнено в виде поршневого дозатора, который имеет цилиндрическое выходное отверстие диаметром около 4 мм, цилиндр высотой 6 мм и его устанавливают на поверхность полипропиленового листа, обладающего низкой адгезией к бетону.
Практическая реализация изобретения позволяет более простым, чем в прототипе, способом осуществить производство рекультивации шламовых (земляных) амбаров в условиях теплых период, а также вода и питательные вещества постоянно доступны в корневой зоне для оптимального впитывания растений в течение нескольких лет.