СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ
METHOD OF RECLAIMING DRILLING WASTES

Изобретение относится к способам утилизации отходов бурения с получением строительных материалов и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, при строительстве дорог и в строительной отрасли при производстве легких и силикатных бетонов.
7
Известен «Способ утилизации отходов бурения», включающий термическую обработку отходов бурения после разделения их на твердую и жидкую фазы и последующее смешивание твердой фазы с суглинком. После перемешивания сырьевую смесь подвергают термической обработке во вращающейся барабанной печи при температуре не более 1100°С. Известное техническое решение является ближайшим аналогом заявляемого технического решения - прототипом. (Патент РФ №2242493, М.кл.  С09К 7/09, С04В 33/00 «Способ утилизации отходов бурения» 2004 г.).
Его существенным недостатком является необходимость введения дополнительного сырья - суглинка и необходимость разделения буровых отходов на фракции, что ведет к дополнительным затратам, поиску карьеров для добычи суглинка и, как следствие, к нарушению агрохимических свойства почв.
Известен также способ утилизации отходов бурения на полигоне временного хранения отходов бурения методом инертизации, включающий в себя два этапа: первый - инертизация отходов бурения путем введения цемента и силиката натрия; второй - стабилизация, при которой из отходов образуется твердая масса с низкой пористостью и проницаемостью. (Стандарт предприятия « Технологический регламент на очистку буровых сточных вод и утилизацию отходов бурения на полигоне временного хранения ЗАО «Юг-Танкер»». Разработчик ОАО НПО «Бурение» к.т.н. Матыцын В.И. 2000 г.)
Существенным недостатком известного способа является значительная сложность в складировании и полезном использовании, утилизация должна проходить в непосредственной близости от дорожного строительства из-за короткого времени затвердения инертизированных отходов бурения.
Главными задачами, решаемыми данным изобретением, является удешевление способа, возможность одновременно утилизировать два отхода и получение строительного материала.
Поставленные задачи решаются в изобретении за счет смешения отходов бурения без разделения на жидкую и твердую фракции с нефтешламом, произведения грануляции смеси прессом, сушки полученных гранул во вращающейся барабанной сушилке, в которой гранулы окатываются, и из них испаряется лишняя влага, и последующего обжига гранул в барабанной печи при температуре 1150°С с получением строительных керамических гранул.
Кроме того, поставленная задача решается в изобретении за счет того, что количество нефтешлама, подаваемого в буровые отходы, составляет 2-8% от их массы, при этом утилизируют нефтяной шлам, представляющий собой продукт процесса зачистки танков и прочих емкостей хранения от нефтепродуктов. Он добавляется к отходам бурения с целью повысить вспучиваемость гранул при термической обработке. Этот эффект достигается за счет органических веществ, входящих в нефтяной шлам.
Указанные выше признаки не известны ни из патентно-технической литературы, ни из практики переработки различных отходов бурения, что позволяет сделать правомерный вывод об их новизне. Совокупность новых существенных и известных признаков, общих как для прототипа, а также и заявляемость в качестве изобретения решения являются оригинальными, неочевидными и связаны с реализацией поставленной задачи причинно-следственной связью. При этом каждый из существенных признаков необходим, а вместе взятые - достаточны для реализации поставленной задачи и получения запланированного эффекта. Признаки являются причиной возникновения следствия решения поставленной задачи. Отсюда правомерен вывод о соответствии заявленного технического решения критериям «новизны» и «изобретательский уровень».
Представленная совокупность существенных признаков позволяет неоднократно реализовать заявленное техническое решение и получать определенный единообразный эффект - получение в процессе утилизации отходов бурения строительного материала - керамических гранул. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость».
Заявляемый Способ апробирован в лабораторных условиях ЗАО «Природоохранный комплекс «ЭКО+» и в лаборатории кафедры механики и материаловедения Астраханского инженерно-строительного института.
Пример №1.
3
В буровые отходы, содержащие хлорид-ионов 18090,6 мг/ кг, воды 37%, твердой массы 63%, плотностью 1,64 г/см, ввели при постоянном помешивании нефтешлам, состоящий из 50,9% воды, 42,5% органической части (в т.ч. нефтепродукт) и 6,7% неорганической части (в т.ч. ржавчина, песок и пр.) в количестве 2% от массы буровых отходов по сухому веществу. Из полученной массы сформовали окатыши - гранулы диаметром 20 мм. Гранулы посушили при температуре 150-200°С и обожгли в печи при температуре 1150°С. В таблице №1 приведены результаты испытания образцов.
Пример №2.
3
В буровые отходы, содержащие хлорид-ионов 26440,4 мг/кг, воды 27%, твердой массы 71%, плотностью 1,791 г/см, ввели при постоянном помешивании нефтешлам, состоящий из 46,9% воды, 38,9% органической части (в т.ч. нефтепродукт) и 14,2% неорганической части (в т.ч. ржавчина, песок и пр.) в количестве 8% от массы буровых отходов по сухому веществу. Из полученной массы сформовали окатыши - гранулы диаметром 20 мм. Гранулы посушили при температуре 150-200°С и обожгли в печи при температуре 1150°С. В таблице №1 приведены результаты испытания образцов.
Пример №3.
3
В буровые отходы, содержащие хлорид-ионов 45143,6 мг/кг, воды 37%, твердой массы 63%, плотностью 1,54 г/см, ввели при постоянном помешивании нефтешлам, состоящий из 50,9% воды, 42,5% органической части (в т.ч. нефтепродукт) и 6,7% неорганической части (в т.ч. ржавчина, песок и пр.) в количестве 6% от массы буровых отходов по сухому веществу. Из полученной массы сформовали окатыши - гранулы диаметром 20 мм. Гранулы посушили при температуре 150-200°С и обожгли в печи при температуре 1150°С. В таблице №1 приведены результаты испытания образцов.
Таблица №1.
Характеристики керамзитовых гранул, полученных в лабораторных условиях.
Пример
Наименование показателя
Прочность, МПа
Насыпная плотность, г/см<sup>3</sup>
Водопогло щение, %
Теплопроводность, Вт/м.К
Зерновой состав
Вспучиваемость
1
1,6
601
0,33
0,087
От 5 мм до 20 мм
1,1
2
1,9
540
0,34
0,09
1,7
3
1,9
599
0,32
0,089
1,3
Заявляемый способ утилизации отходов бурения по сравнению с известными аналогичными способами имеет следующие преимущества:
- способ позволяет одновременно утилизировать два отхода: собственно отходы бурения и отходы зачистки резервуаров и танков нефтеналивных судов;
- отпадает необходимость обессоливания буровых отходов (из-за сплавления содержащихся в отходах бурения солей и их необратимых изменений в кристаллической структуре при термической обработке);
- отпадает необходимость проведения предварительного разделения отходов бурения на жидкую и твердую фракции;
- отпадает необходимость использования какого-либо дополнительного сырья (например, суглинок).