Физико-механические свойства укрепленных легких пылеватых суглинков на основе нефтешлама месторождения «Кырыкмылтык» Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

30

EARTH SCIENCES / <<Ш1ШМиМ~^(ШГМа[1>>#Щ15)),2©2©

EARTH SCIENCES

УДК 69.002.68

Гилажов Есенгали Гилажович

доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории инженерного профиля «Нефтехимия», НАО «Атыраускийуниверситет нефти и газа имени С. Утебаева»,

г.Атырау, Казахстан, Аронова Акбота Аронкызы магистр техники и технологий, младший научный сотрудник лаборатории инженерного профиля «Нефтехимия», НАО «Атыраускийуниверситет нефти и газа имени С. Утебаева»,

г.Атырау, Казахстан, Изгалиев Сансызбай Аскарович Младший научный сотрудник лаборатории инженерного профиля «Нефтехимия»,

НАО «Атыраускийуниверситет нефти и газа Магистрант 2-курса кафедры «Химия и химическая технология»,

Законова Айгерим Ерсинкызы магистр технических наук, преподаватель кафедры «Химия и химическая технология», НАО «Атырауский университет нефти и газа, DOI: 10.24411/2520-6990-2020-11290 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УКРЕПЛЕННЫХ ЛЕГКИХ ПЫЛЕВАТЫХ СУГЛИНКОВ НА ОСНОВЕ НЕФТЕШЛАМА МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КЫРЫКМЫЛТЫК»

Gilazhov Yessengaly

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher of laboratory of the engineering profile «Petrochemistry», NJC «Atyrau University of Oil and Gas named after S. Utebayev»,

Atyrau, Kazakhstan, Aronova Akbota Master of Engineering and Technology, Junior Researcher of laboratory of the engineering profile «Petrochemistry», NJC «Atyrau University of Oil and Gas named after S. Utebayev»,

Atyrau, Kazakhstan, Izgaliyev Sansyzbay

Junior Researcher of laboratory of the engineering profile «Petrochemistry»,

NJC «Atyrau University of Oil and Gas, Undergraduate of 2 year of the department «Chemistry and chemical technology»,

Zakonova Aigerim

Master of Technical science, Teacher of the department «Chemistry and chemical technology», NJC «Atyrau University of Oil and Gas,

PHYSIC O-MECHANICAL PROPERTIES OF STRENGTHENED LIGHT DUSTY LOAM BASED ON OIL SLUDGE FROM THE «KYRYKMYLYK» FIELD

Аннотация

Авторами определены количественное содержание углеводородов нефти в составе нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмылтык». Изучены физико-химические характеристики, выделенных углеводородов из нефтешлама. Разработаны 5 новых рецептур состава для укрепления грунтов на основе нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмылтык». Результаты испытания показала, что укрепленные грунты имеют прочности М20 и М10. Рекомендовано использовать новые укрепленные составы грунтов в строительстве грунтовой дороги на нижнем слое оснований или в качестве дополнительного слоя основания для III, IV, V категорий автомобильной дороги.

Abstract

The authors determined the quantitative content of oil hydrocarbons in the oil sludge from the «Kyrykmyltyk» oil field. The physico-chemical characteristics of the separated hydrocarbons from oil sludge were studied. 5 new formulations have been developed for strengthening soils based on oil sludge from the «Kyrykmyltyk» oil field. The test results showed that reinforced soils have strengths of M20 and M10. It is recommended to use new reinforced soil compositions in the construction of a dirt road on the lower base layer or as an additional base layer for the III, IV, V categories of the road.

<<Щ[1ШЗДиМ"^©иГМа[1>>#Щ15)),2©2© / EARTH SCIENCES_31_

Ключевые слова: Нефтешлам, углеводороды, уровень загрязнения, нефтехимическое загрязнение, легкие пылеватые суглинки, месторождения нефти, укрепление.

Key words: Oil sludge, hydrocarbons, pollution level, petrochemical pollution, light dusty loams, oil fields, strengthening.

Введение. Предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Для окружающей среды на сегодняшний день все большую важность с экологической и экономической точки зрения приобретают процессы рециркуляции природных богатств. Нефть и нефтепродукты, попавшие в окружающую среду в результате аварийных ситуаций при добыче, транспортировке, хранении и переработке, являются причиной многочисленных экологических проблем. Состав и физические свойства отработанных и загрязненных нефтей, которые обычно называют просто - нефтешламы, могут варьироваться в зависимости от источника [1].

Нефтешламы являются одним из наиболее опасных загрязнителей практически всех компонентов природной среды - поверхностных и подземных вод, почвенно-растительного покрова, атмосферного воздуха. Важным объединяющим фактором является то, что все нефтешламы содержат как воду, так и твёрдые примеси. Неблагоприятное воздействие нефтешламов на окружающую природную среду и невозобновляемость углеводородного сырья делают вопрос переработки отходов весьма актуальным. Существуют различные способы переработки и утилизации нефтешламов с помощью механических, физико-химических, химических и биологических методов. При выборе способа утилизации приоритет в основном отдается способам, направленным на извлечение из нефтешламов углеводородного сырья [2].

В самом общем виде все нефтешламы могут быть разделены на три основные группы в соответствии с условиями их образования: грунтовые, придонные и резервуарного типа. Первые образуются в результате проливов нефтепродуктов на почву в процессе производственных операций, либо при аварийных ситуациях. Придонные шламы образуются за счет оседания нефтеразливов на дно водоемов, а нефтешламы резервуарного типа - при хранении и перевозке нефтепродуктов в емкостях разной конструкции.

Под воздействием различных природных факторов нефтяное пятно может увеличиваться, испаряться, усваиваться живыми организмами, а также подвергаться различным химическим превращениям [3-4].

Значительную часть отходов, образовавшихся на нефтеперерабатывающих заводах, не используют, их собирают в накопителях, вывозят в отвалы, размещают на полигонах, что приводит к загрязнению окружающей среды. Сжигание нефтяных шламов является наиболее распространенным способом. Шламы сжигают в печах различной конструкции: с кипящим или пенным слоем, барабанных, вращающихся, камерных, циклонных топках и др.

Авторами [5] представлены наиболее рациональные направления использования нефтяного шлама в качестве активатора поверхности минеральных материалов для получения горячих, холодных чернощебеночных смесей, а также устройства шероховатых поверхностных обработок с использованием каменных материалов с заведомо слабым сцеплением с вяжущим. Предложено применению комплексных систем для зачистки резервуаров и нефтешламов [6]. Изучено возможностей применения нефтяного шлама в качестве вторичного сырья

[7].

Таким образом, из представленных данных видно, что нефтесодержащие отходы представляют чрезвычайную опасность для природных систем. Отсюда следует, что необходимо строго контролировать содержание нефтепродуктов в окружающей среде, а при размещении таких отходов особое внимание уделять содержанию таких токсичных компонентов, как гетероциклические, полиароматические соединения, ионы тяжелых металлов. Анализ литературных данных показал, что нефтесодержа-щие отходы (нефтешлам) являются одним из основных факторов загрязнения окружающей среды, обладающих токсичностью и канцерогенностью, что требуют разработки комплексных технологий их обезвреживания.

Нами в последние годы, с целью повышения и укрепления несущей способности слабых (пылева-тых и тяжелых пылеватых) грунтов Атырауской области, изучены вяжущие свойства отходов нефтегазодобычи [8,9].

Методы. Целью настоящей работы является разработка новых составов укрепленных грунтов и исследования вяжущего (органического) свойства нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмыл-тык».

Объектами исследования являлись нефтешламы с месторождения «Кырыкмылтык». Для определения состава нефтешламов методы исследования выбирались, исходя из постановки решаемых задач, с учетом особенностей исследуемых объектов и включают: экстракцию отходов органическими растворителями, анализ состава и характеристики нефти из нефтешлама исследовали различными физико-химическими методами в соответствии ГОСТом для нефти и нефтепродуктов.

Результаты и обсуждение. В результате исследования определено количественное содержание состав нефтешлама, он состоит из 7,25% механических примесей (песок), 28% воды и из углеводородов нефти. Изучены физико-химические характеристики, выделенных углеводородов из нефтешлама: плотность; содержание хлористых солей; фракционный состав. Характеристика углеводородов нефти из нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмылтык» представлена в таблице 1.

32 EARTH SCIENCES / <<Ш^ШетУМ~^(ШТМа[1>>#Щ51)),2©2©

Таблица 1

Характеристики нефти из нефтешлама с месторождения нефти < (Кырыкмылтык»

Характеристики Показатели

Плотность, р420, г/см3 0,9011

Содержание хлористых солей мг/л 3975,0

Фракционный состав по ГОСТ 2177-82

Начало кипения, 0С 220

до 230 0С 1,0

до 240 0С 2,0

до 250 0С 3,0

до 260 0С 5,0

до 270 0С 7,0

до 280 0С 9,0

до 2900С 12,0

Общий выход до 300 0С 17,0

Остаток и потери 83,0

Нами разработаны 5 рецептур состава для на рисунке 1 представлены диаграмм рецептуры укрепления легких пылеватых суглинков на основе нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмыл-нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмыл- тык» для укрепления грунтов. тык» для лабораторного испытания. В таблице 2 и

Таблица 2

Рецептура состава для укрепления грунтов на основе нефтешлама с месторождения нефти «Кы-

рыкмылтык»

№ Грунт, % Известь, % Цемент, % Нефтешлам с ме-сторждения нефти «Кырыкмылтык», % Вода, %

Лаб. № рецептуры Легкие пылева-тые суглинки

2/11 88,6 8,4 - 3,0 14,0

2/12 88,0 6,0 - 6,0 12,0

2/13 80,0 4,0 10,0 6,0 17,0

2/14 83,0 4,0 6,0 7,0 17,4

2/15 83,0 3,0 6,0 8,0 17,6

Лабораторные испытания для определения физико-механических свойств укрепленного грунта на основе нефтешлама с месторождения нефти

«Кырыкмылтык», проводили в аккредитованном испытательном лаборатории дорожно-строительной организаций ТОО «REAL WAY».

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

№2/11 №2/12 №2/13 №2/14 Лаб.№ рецептуры

14 12 17 17,4 17,6

3 6

8,4 6 6 10 4 80 7 8

88,6 88 6 4 6 3

83 83

№2/15

I Грунт, % ■ Известь, % ■ Цемент, % НШ, % ■ Вода, %

Рисунок 1 Диаграмма рецептуры нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмылтык»

с супесчаного глинистого грунта

При лабораторном испытания физико-механических свойств укрепленного грунта на основе нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмыл-тык», определяли следующие характеристики:

прочности при сжатии водонасыщенных образцов при 200С, Мпа через 28 суток, марка прочности и модульная нагрузка. Результаты испытания пред-

<<ш[кшетим~^®и©ма[>#щ51)),2©2© / earth sciences_33

стандарта СТРК 973-2015 [11] рекомендуются использовать в строительстве грунтовой дороги на нижнем слое оснований или в качестве дополнительного слоя основания для III, IV, V категорий автомобильной дороги.

Таблица 3

Физико-механические свойства укрепленного грунта на основе нефтешлама с месторождения

ставлены в таблице 3. Результаты испытания (таблица 3) показали, что укрепленный грунт на основе нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмыл-тык» имеет прочности М20 и М10. Такие грунты в соответствии строительной нормы СН 24-75 [10] и

№ Дата испы- Лаб. № ре- Прочности при сжатии водонасы- Марка Модульная

п.п тания цептуры щенных образцов при 200С, Мпа через 28 суток прочности нагрузка, Мпа

1 03.06.2019г 2/11 2,15 М-20 250

2 03.06.2019г 2/12 1,85 М-10 -

3 03.06.2019г 2/13 3,17 М-20 250

4 03.06.2019г 2/14 2,40 М-20 250

5 03.06.2019г 2/15 2,32 М-10 -

Таким образом, рекомендуется новый экологически безопасный способ утилизации нефтешлама с месторождения нефти «Кырыкмылтык» с использованием их в строительстве грунтовой дороги на нижнем слое оснований или в качестве дополнительного слоя основания для III, IV, V категорий автомобильной дороги.

Исследование выполнено в рамках финансируемого гранта МОН РК № BRO5236302, ПЦФ на 2018-2020 гг.

Список литературы

1. Jing G.L., Zhao T., Huo, W.J., Li M. Reclamation of crude oil from oilfield sludge// Journal «Progress in environmental science and technology», V.1, 2007. Р. 1287-1290.

2. Лофлер М., Шелегов В.Г., Слободчикова Н.А. Направления использования нефтешламов в дорожном строительстве // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. Том 8, № 4. 2018. С.98-104.

3. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. М.: ИД Форум. 2009. С. 336.

4. Современные методы очистки территории от нефтяных загрязнений. Утилизация отходов. Аналитический контроль. Приборы и оборудование: Материалы конференции. М.: Институт микроэкономики. 1996. С. 160.

5. Турсымуратов М.Т., Бекбулатов Ш.Х. Использование нефтяных шламов в дорожном строительстве // Вестник Национальной инженерной академии РК. 2010. №1(35). С.108-115.

6. Адахамова М.Ш. Современные технологии переработки нефтешламов //http:www.-rusnauka.com/34_-

2013/Есопот^/13_151032^ос.И1т - дата пос: 17.09.2019 г.

7. Эйвазова А.Г. Нефтяной шлам и возможные области его использования // Современные техника и технологии // Сборник трудов XVIII Междунар. научно-практ. Конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Т. 3. Томск: Томский политехнический университет. 2012. С. 147-148.

8. Патент РК полезные модели №2334 Состав для укрепление грунтовых дорог. Гилажов Е.Г., Сагинаев А.Т., Сорокина Т.В., Идрисова Э.К.// Опубликовано бюллетень №16, 2017года

9. Гилажов Е.Г., Сагинаев А.Т., Букейханов Н. Р., Аронова А.А. Исследование свойств замазучен-ных почв из скважин НГДУ «Прорванефть» // Антропогенная угроза безопасности. Монография. -Познань. - 2018. - С.6-10.

10. СН 25-74 - Инструкция по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов. М. Стройиздат. 1975. 128 с.

11. СТ РК 973-2015. Материалы каменные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия.