CC BY
222
ЭКОЛОГИЯ
УДК 504.054
ПРОБЛЕМА ОБРАЩЕНИЯ С БУРОВЫМИ ШЛАМАМИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ
М.О. Третьякова, А.И. Агошков
Нефть является одним из основных энергетических ресурсов. Добыча нефти связана с образованием большого количества буровых отходов, которые являются источником негативного воздействия на окружающую среду. В настоящее время все большее распространение получили буровые растворы на углеводородной основе, которые являются более токсичными, чем буровые растворы на водной основе. Данная работа посвящена вопросу обращения с буровыми шламами, законодательным аспектам, а также новым технологиям переработки. Рассмотрены экологически ответственные действия по снижению воздействия буровых шламов, полученных при использовании углеводородных буровых растворов, на окружающую среду.
Ключевые слова: добыча нефти, охрана окружающей среды, буровые шламы, буровой раствор на углеводородной основе, управление отходами.
Введение
Объемы добычи нефти уверенно растут с каждым годом, что связано с неугасающим спросом на данный вид энергетических ресурсов. Так, если в 1965 г. объем добычи нефти в мире составлял 1567,6 млн т в год, то в 1985 г. - 2791,5 млн т, в 2005 г. - 3931,4 млн т, а в 2018 г. - 4474,3 млн т соответственно. Лишь за последние 10 лет прирост составил 11,89 % [1].
После кризиса 90-х годов, с середины 2000-х Россия выходит на прежние уровни добычи нефти и обеспечивает их постепенный прирост. По данным статистических обзоров мировой энергетики, составляемых ежегодно компанией BritishPetroleum, в 2010 году Россия заняла 1 место в мире по объему добычи нефти (512,3 млн т в год), затем она уступила эту позицию Саудовской Аравии. По данным [1], объем добычи в России в 2018 году увеличился на 1,6 % (на 1,7 % по данным Минэнерго РФ) по сравнению с 2017 годом и составил 563,3 млн т в год. Из полученного при-
роста более половины (+5,0 млн т) было получено на новых месторождениях со сроком эксплуатации до 5 лет [2].
Состав буровых растворов
Для бурения скважин используются буровые растворы, которые можно разделить на 2 группы по типу базовой жидкости:
- буровые растворы на водной основе (WBDF) - основой является пресная или морская вода;
- неводные буровые растворы (NADF) - основой являются нефтепродукты или синтетические жидкости [3].
Буровые растворы на углеводородной основе (РУО), относятся к группе NADF и широко применяются при вскрытии продуктивных пластов горизонтальными и многозабойными скважинами, что позволяет эффективно разрабатывать месторождения, находящиеся на континентальном шельфе, в природоохранных и малодоступных местах [4]. В России применяются на таких месторождениях, как Аркутун-Даги(о. Сахалин), При-разломное (Арктический шельф), Пильтун-Астохское(о. Сахалин), Уренгойское (ЯНАО), Ен-Яхинское (ЯНАО) и других. Компонентный состав РУО приведен в табл. 1.
Таблица 1
Компонентный состав РУО
Наименование Используемые вещества Назначение
Дисперсионная среда Дизельное топливо, минеральные масла, нефть Получение инвертного эмульсионного раствора
Дисперсная фаза Минерализованная СаС12 (№С1, MgCl2), техническая или пластовая вода с добавками:
- ПАВ (спирты с неполярной длинной цепью, жирными кислотами или полимерами) Эмульгатор для уменьшения силы поверхностного натяжения между частицами воды и углеводородной жидкостью
- Обработанные глины (покрытые аминовой пленкой), нефтерастворимые полимеры Загуститель для повышения вязкости
- Барит, карбонат кальция Утяжелитель для регулирования плотности
- Гильсонит, битум, обработанный амином лигнин, полимерные наполнители Понизитель фильтрации
- Известь Регулирование щелочности, источник кальция для нейтрализации диоксида углерода и сероводорода
- Хлористый кальций (натрий или калий) Увеличение солесодержания водной эмульсии, ингибирование глин и реактивной твердой фазы
На одну буровую платформу приходится до 40 скважин, что приводит к образованию большого количества буровых отходов, наибольший объем из которых составляют буровые шламы. Опасность бурового шлама определяется составом бурового раствора. Основным компонентном РУО (рис. 1) является дисперсионная среда. Сложный химический состав дисперсионных сред затрудняет возможность их разделения на индивидуальные углеводороды, поэтому об их химическом составе судят по содержанию в них отдельных групп углеводородов - нафтеновых, парафиновых, ароматических, а также асфальто-смолистых веществ, которые являются высокотоксичными. Кроме того, некоторые из эмульгаторов и других поверхностно-активных веществ, используемых в неводных БР, также являются токсичными [5].
Компонентный состав РУО
■ Углеводородная основа
■ Минеральные вещества
■ Утяжелители
■ Эмульгатор
■ Щелочные реагенты
■ Структурообразователь
■ Другие химические вещества
■ Лигно сульфонаты
Рис. 1. Процентное соотношение химических составляющих в РУО [6]: бентонитовые глины, лигниты, понизители фильтрации, гильсонит, смачивающие реагенты, понизители вязкости
Таким образом, оценить опасность бурового шлама можно только по его химическому составу. Вместе с тем остро стоит проблема обращения с буровым шламом. Выбор того или иного способа достаточно сложная задача, которая зависит от многих факторов, такие как экологические условия, требования законодательства, финансовые затраты. Рассмотрим варианты обращения с буровым шламом.
Сброс в море и захоронение буровых шламов
В разных странах установлены свои требования к обращению с буровыми отходами. Кроме того, существуют международные и региональные конвенции, которые занимаются вопросами законодательства и кон-
троля за состоянием окружающей среды, такие как OSPAR, МЕМАС, Барселонская конвенция и др.
Сброс буровых шламов в море. Одним из наиболее простых и дешевых способов обращения с буровыми шламами является сброс в море (рис. 2). Данный метод не требует привлечения высококвалифицированных специалистов и дорогостоящего оборудования, затраты минимальны. Однако, это применимо только для буровых шламов на водной основе. Если при бурении использовались неводные буровые растворы, в качестве основы в которых могут выступать нефтепродукты, встает вопрос об эффективности их очистки и допустимости последующего сброса.
Рис. 2. Поведение бурового шлама и бурового раствора при сбросе в море [7]
В России основным законом, регулирующим любые экологические аспекты деятельности, является Федеральный закон «Об охране окружающей среды», абзац 1 ч. 2 ст. 51 которого напрямую запрещает «сброс отходов производства и потребления, в том числе радиоактивных отходов, в поверхностные и подземные водные объекты, на водосборные площади, в
недра и на почву» [8]. Сброс отходов в водные объекты также напрямую запрещен требованиями других нормативных актов [9-12].
Согласно данным открытых источников, сброс в море буровых шламов, образующихся при использовании углеводородных буровых растворов, в России в настоящее время не осуществляется. Однако, существуют публикации, в которых упоминается осуществление такого сброса ранее. Например, авторами статьи [13] приводятся данные исследований, проведенных в 1991-1992 гг. на шельфе Восточного Сахалина, которые показали, что в результате сброса шламов на расстоянии 1000 м происходит загрязнение морской среды нефтяными углеводородами.
Подход законодательства других стран к сбросу буровых шламов несколько иной. Международной ассоциацией производителей нефти и газа (в которую не входят представители российских нефтедобывающих компаний) предложена классификация буровых шламов на углеводородной основе в зависимости от концентрации ароматических углеводородов в составе буровых растворов. В группу I входят буровые растворы с использованием сырой нефти, дизельного топлива и минеральных масел с содержанием ароматических углеводородов более 5 % масс и ПАУ более 0,35 % масс. В группу II входят буровые растворы с использованием очи -щенной сырой нефти для снижения концентрации ароматических углеводородов до 0,5...5 % масс и ПАУ до 0,001 .„0,35 % масс В группу III входят растворы, полученные путем более интенсивной переработки нефтяного сырья, так называемые растворы на основе минерального масла, или путем синтеза определенной органической жидкости не нефтяного происхождения для получения синтетических буровых растворов. В таких растворах содержание ароматических углеводородов менее 0,5 % масс, а ПАУ менее 0,001 % масс [7].
Комиссия OSPAR была учреждена в 1972 г. Конвенцией Осло по предотвращению загрязнения морей сбросами отходов, а затем расширена Парижской конвенцией в 1974 г. и конвенцией OSPAR в 1992 г. Она является механизмом, посредством которого правительства 15 государств сотрудничают с целью защиты морской среды Северо-Восточной Атлантики [14]. Приложение II указанной конвенции (ст. 3 п. 1) запрещает сброс все отходов или других материалов, за исключением нескольких материалов, в которые буровые шламы не входят [15].
Согласно [5] в Мексиканском заливе действует ряд правил для буровых растворов при бурении на море, например, запрещен сброс растворов на углеводородной основе, сброс отходов, загрязненных галогениро-ванными фенолами, хроматами, запрещен сброс буровых шламов с нефтью в свободном состоянии, шламов с пластовой (сырой) нефтью, а также ограничения по содержанию эфирных, олефиновых компонентов и полиароматического масла.
В Китае разработан специальный национальный стандарт [16], который регламентирует требования к буровому шламу для его сброса в мор -скую среду. Для буровых шламов с неводной основной (в т.ч. и с углеводо -родной) устанавливаются следующие требования в зависимости от территории сброса:
- содержание нефтепродуктов <1 % для акваторий Тонкинского залива, особо охраняемых государством морских зон и зон в пределах 4 милях от берега;
- содержание нефтепродуктов <3 % для акваторий, расположенных не ближе 4, но и не дальше 12 миль от берега;
- содержание нефтепродуктов <8 для всех остальных акваторий.
Для всех акваторий содержание ртути должно быть <1 мг/кг, содержание кадмия - <3 мг/кг. На территории Бохайского залива сброс данного типа шлама запрещен.
В Малайзии в целом обеспечивается минимальное использование буровых растворов на углеводородной основе, а также сброс буровых шламов, полученных с использованием таких буровых растворов, в море запрещен [18].
Таким образом, уже на законодательном уровне сброс буровых шламов в море не одобряется, а в ряде государств запрещен вообще. Необходимо отметить, что в России в данном случае отсутствуют какие-либо послабляющие критерии по составу бурового шлама, и полный запрет на сброс обязывает нефтедобывающие компании уже при планировании деятельности рассматривать альтернативные варианты обращения с буровым шламом.
Оценка воздействия от сброса бурового шлама в море проводится на основании изменений в сообществе обитателей придонного слоя (бентоса). При этом за счет низкой растворимости буровых шламов, полученных при бурении с использованием РУО, воздействие в сам момент сброса является незначительным. Воздействие на биоту оказывается за счет длительного нахождения шлама в морской среде и связано с химической токсичностью бурового раствора и биоаккумуляцией его компонентов, истощением кислорода из-за биоразложения шлама в донных отложениях, и физическим воздействием из-за изменения структуры морского дна. Также воздействие оказывается на численность и разнообразие животного мира
[7].
Захоронение бурового шлама в шламонакопителях. Если при бурении на шельфе самым простым вариантом оказался сброс шлама в море, то при бурении с берега используется еще один технологически простой и доступный метод обращения с буровыми шламами на основе РУО - размещение в шламонакопителях.
В России шламонакопитель (или шламовый амбар) официально яв -ляется специально оборудованным объектом размещения отходов, в кото -ром может осуществляться как хранение отходов сроком не более, чем 11 месяцев, так и захоронение отходов [19]. К таким объектам также предъявляются специальные требования как к объекту капитального строительства - требования к наличию проектной документации, материалов оценки воз -действия на окружающую среду и положительного заключения государ -ственной экологической экспертизы федерального уровня (п. 7.2 ст. 11) [20], а также требования к проведению собственником шламонакопителя мониторинга, контроля, осуществления работ по восстановлению нарушенных земель. Шламонакопитель для размещения буровых шламов должен быть внесен в государственный реестр объектов размещения отходов (ГРОРО) [19]. Требования [21] состоят в необходимости наличия у таких объектов противофильтрационных экранов, сбора эмульсии нефтепродуктов с поверхности шламового амбара, а также осуществления очистки и обезвреживания буровых отходов физико-химическими и биологическими методами.
Основным документом, регулирующим захоронение отходов в Европейском союзе, является Директива «О захоронении отходов» [22], которая предписывает уменьшение количества биоразлагаемых отходов, подлежащих захоронению на полигонах, а также обязательную обработку отходов перед их захоронением.
Захоронение буровых шламов с высокой концентрацией углеводородов может привести к их вымыванию и загрязнению почв, грунтовых и поверхностных вод. Углеводороды, хлориды, ингибиторы глинистых сланцев, высокий уровень рН, а также циклы замораживания и оттаивания шламов ухудшают защитные свойства облицовочных глин в шламонако-пителях, увеличивают их гидравлическую проводимость и вызывают выщелачивание загрязнителей [23]. Более того, шламонакопители относятся к объектам накопленного экологического ущерба и подлежат ликвидации.
Современные подходы к обращению с буровыми шламами на основе РУО
К современным и экологичным методам обращения с буровыми шламами на основе РУО можно отнести:
- закачивание в скважину (реинджекшен);
- обработку и утилизацию.
Закачивание в скважину. Закачивание в скважину или «реинджекшен» - это закачивание буровых отходов в затрубное пространство или в специально пробуренную скважину, закачивание в скважину после завер -шения буровых работ [33]. Основные условия для применения технологии «реинджекшн» - геологическая возможность для закачивания (наличие
принимающего пласта, водоупорных пластов над и под принимающим пластом, чтобы предотвратить загрязнение грунтовых вод) (рис. 3).
В России данная технология применяется относительно недавно, но уже получила достаточно широкое распространение. При этом на нормативном уровне закреплен ряд условий применения обратной закачки. Документом «Правила охраны вод от загрязнения при бурении скважин на морских нефтегазовых месторождениях РД 153-39-031-98» [25] допускается закачивание отходов бурения в поглощающие горизонты при отсутствии возможности использования других методов. Для реализации технологии закачки диспергированного избыточного бурового раствора и бурового шлама в поглощающие пласты необходимо соблюдение следующих условий:
- наличие хорошо проницаемых поглощающих горизонтов (пески, песчаники, известняки и др.);
- наличие непроницаемых экранов, обеспечивающих изоляцию поглощающего горизонта сверху и снизу от продуктивных горизонтов и придонных слоев морской воды в границах зоны избыточных пластовых давлений (регрессий), создаваемых нагнетанием;
- придание закачиваемой пульпе необходимой дисперсности твердых включений;
- контроль сейсмичности промыслового района.
При уровне сейсмичности промыслового района, достигающей 7 баллов (по шкале Рихтера), закачка отходов в подземные горизонты запре -щается.
Рис. 3. Технология «реинджекшен» [18]
Процессу закачки должны предшествовать комплексные исследования, включающие определение фильтрационных и емкостных свойств пласта - коллектора (пористость, проницаемость и трещиноватость пород, приемистость поглощающего горизонта), химического состава пластовых пород и растворов, подлежащих закачке, совместимости закачиваемых в пласт растворов с пластовыми породами и водой [11]. На практике для выбора пласта в качестве приемника отходов используются геофизические и гидрогеологические исследования, но в основном это анализ подземных вод и закачиваемых жидкостей, водорастворимых газов и керна [26].
Как отмечают авторы [27-30], у данной технологии имеется ряд недостатков. Невозможно проследить состав отходов, закачиваемых в скважину, и какие мероприятия предпринимаются компаниями в случае, если при закачивании возникают нештатные ситуации. Для технологии глубинного захоронения пульпообразных отходов не исключается вероятность аварий, таких как: аварии наземных систем; аварии, связанные с зоной поглощения; аварии в стволе закачки. Также данная технология не отвечает новой концепции природоохранного законодательства, которая направлена на максимальное использование отходов.
Обработка и утилизация. В мире разработан целый ряд различных технологий, направленных на снижение опасности бурового шлама для окружающей среды. В общем виде их можно разделить на следующие группы (табл. 2).
Таблица 2
Способы утилизации бурового шлама
Метод Основной классификационный признак
Термический Сжигание в печах различного типа и конструкций, термо -сушка, пиролиз
Физический Гравитационное отстаивание, разделение в центробежном поле, фильтрование, прессование
Биологический Использование микроорганизмов и биопрепаратов, интенсифицирующих деструкцию углеводородов
Физико-химический Применение реагентов и композитных материалов, изменяющих физико-химические свойства (литификация, обезвоживание, реагентноекапсулирование, коагуляция/сорбция)
Цель термической переработки: удаление органических веществ, уменьшение объема и снижение мобильности неорганической составляю -щей - солей и металлов. Достоинства метода: установки для сжигания не занимают много места, мобильны, технология достаточно проста и хорошо отработана, объемы отхода уменьшаются в несколько раз. Недостатки метода: выделение значительного количества продуктов сгорания, необходимость доочистки отходящих газов, метод не эффективен для шламов, со-
14
держащих тяжелые металлы, получаемый пережженный грунт не нашел применения ни в строительстве, ни в рекультивации, так как по-прежнему может содержать токсичные примеси и является неблагоприятной средой для почвенных микроорганизмов.
В основе физических процессов обращения с буровым шламом ле -жат перемешивание и физическое разделение жидкой и твердой фракций бурового шлама с целью снижения влажности твердой части шлама. Для этого применяются различные диспергаторы, сепараторы, центрифуги, фильтры, гидроциклоны [31]. Также шлам может подвергаться прессованию на фильтр-прессе. Достоинства метода: возможность получить высококонцентрированное вещество и жидкую часть отхода (буровой раствор, который можно использовать повторно).
Недостатки метода: физический метод неприменим к шламам, если в их составе преобладают нелетучие и плотные смолы и асфальтены [31]. Необходимо дополнительно очищать жидкую фазу.
Процессы биологической очистки используют способность микроорганизмов использовать органические вещества в составе бурового шлама для питания в процессе жизнедеятельности, т.к. эти вещества являются для них источником углерода. После проведения детоксикации обезвреженные отходы используются для рекультивации [31]. Известны многочисленные биопрепараты и агротехнические приемы, интенсифицирующие разруше -ние углеводородного компонента. Достоинства метода: биоремедиация является одним из наиболее экологически чистых методов, который позволяет получить полезный продукт. Недостатки метода: область применения метода ограничена диапазоном активности биопрепаратов, температурой окружающей среды, кислотностью, аэробными условиями [32].
Физико-химические методы обращения с буровым шламом - обработка шлама реагентами, которые вызывают изменение физико-химических свойств отхода, и в результате позволяют получить новые материалы, пригодные для применения без вреда окружающей среде. Эти методы включают: литификацию, обезвоживание, реагентное капсулирова-ние, коаугялцию/сорбцию [31]. Достоинства метода: отсутствие побочных продуктов переработки, возможность переработки переувлажненных шла-мов без предварительного обезвоживания, возможность переработки больших объемов отходов, получение полезного товарного продукта с широким спектром использования, возможность совместной утилизации бурового шлама и других отходов (например, отходов сельскохозяйственной промышленности).Недостатки метода: необходимо подбирать композиционные материалы и реагенты с учетом их доступности в регионе, контролировать процесс переработки и дозирование реагентов.
Таким образом, наиболее универсальным методом переработки можно считать физико-химические методы, которые являются достаточно
гибкими за счет возможности применения различных реагентов и композиционных материалов, и эффективными как в отношении тяжелых металлов, так и нефтепродуктов.
Разработка технологии обращения с буровыми шламами на основе РУО
Для разработки новой технологии обращения с буровыми шламами необходимо оценить систему управления буровыми отходами в целом. Управление отходами включает в себя внедрение иерархии способов управления отходами и разработку плана по осуществлению соответствующего метода.
Иерархия способов управления отходами должна отвечать известному принципу трех R «Reduce-Reuse-Recycle» (снижай потребление, используй повторно, перерабатывай, рис. 4). Захоронение отходов без возможности их использования является наименее предпочтительным методом.
Рис. 4. Иерархия управления отходами
Снизить потребление, а значит, уменьшить количество образуемых отходов, можно за счет применения новых технологий бурения. В настоящее время разрабатываемые технологии бурения направлены на освоение новых нефтегазовых месторождений с более сложными геологическими условиями, аспект объема образующихся отходов в условиях сокращения ресурсов доступных месторождений, не рассматривается.
Повторное использование обеспечивается с помощью разделения твердой и жидкой фаз и получения отработанного бурового раствора, кото -рый может быть использован повторно без применения дополнительных реагентов либо при необходимости после восстановления его первоначальных свойств.
В тех случаях, когда снижение количества образующихся отходов в источнике не является технически и экономически целесообразным, необходимо рассмотреть варианты переработки отхода. Переработка включает в себя преобразование отхода в полезный материал или продукт, а также повторное использование в качестве сырья в другом технологическом про -
цессе. Переработка позволяет уменьшить расходы сырья, а также снизить количество захораниваемых отходов [33].
Нами была разработана технология переработки бурового шлама на основе РУО, которая позволяет перерабатывать как шлам, образующийся в процессе бурения, так и накопленный в шламонакопителях, в полезный продукт - техногенный грунт.
Разработанная технология относится к физико-химическим методам переработки, которая обеспечивает хемосорбционное поглощение загрязнителей, отверждение шлама, улучшение его структурных свойств и снижение выщелачивания металлов за счет разбавления бурового шлама композиционной смесью. Нами были изучены основные композитные мате -риалы, добавляемые для переработки бурового шлама, и к известным мате -риалам (торф, песок, гипс, органоминеральное удобрение) был добавлен цеолит, обладающий высокими сорбционными и ионообменными способностями.
Проведенный эксперимент с использованием модельного углеводородного бурового раствора, аналогичного используемому на месторожде -нии «Лебединское» (о. Сахалин), и модельного бурового шлама с добавлением горной породы, соответствующей выбуренной породе в интервале по стволу скважины от 776 до 1073 м, показал эффективность разработанной смеси (рис. 5).
Так, например, валовые концентрации металлов ^е2+, Fe3+, Pb2+, Sr2+, Zr4+, Ca2+, &3+, Mn2+, Cd2+, ^2+, Zn2+) снизились практически в 2 раза соответственно. Дополнительно мы определили концентрации ме-таллов в водной вытяжке, в ацетатно-аммонийном буфере с рН 4,5 и в 1 %-ом растворе ЭДТА в ацетатно-аммонийном буфере с рН 4,5 для того, чтобы определить водорастворимые и обменные формы металлов, и спрогнозировать их поведение в окружающей среде.
Рис. 5. Полученные образцы: а - модельный буровой шлам; б - грунт через 1 месяц выдержки; в - грунт через 2 месяца выдержки
Результаты показали, что большая часть металлов в полученном техногенном грунте оказалась в связанном состоянии, полученные концен-
трации не превышают ПДК и ОДК для почв (для соответствующих форм вытяжек).
Также определив рН водных вытяжек, было установлено, что реакция рН изменилась от слабощелочной в буровом шламе до нейтральной в полученном грунте.
Содержание нефтепродуктов в грунте снизилось почти в 5 раз.
Данная технология может широко использоваться на месторождениях Сахалинской области, так как цеолит является «местным» композитным материалом и добывается на Чеховском месторождении.
Технология может быть использована и в других регионах, где предложенные композитные материалы являются доступными, а другие методы переработки неэффективны или нецелесообразны.
Полученный грунт может использоваться для отсыпки дорог, рекультивации шламонакопителей и полигонов для захоронения отходов.
Заключение
Основываясь на теоретических и практических результатах настоя -щего исследования, можно сделать несколько выводов. С учетом непрекращающегося развития нефтедобывающей отрасли и бурения новых скважин с использованием различных буровых растворов, неизбежно образование больших объемов бурового шлама. Одним из наиболее опасных видов буровых растворов, с точки зрения воздействия на окружающую среду, является буровой раствор на углеводородной основе, который все шире используется в последнее время за счет своих свойств. Основной проблемой является управление буровыми отходами, т.е. выбор наиболее оптимального варианта, отвечающего требованиям законодательства и обеспечивающего рациональный подход.
Во многих странах существуют ограничения по сбросу бурового шлама на основе РУО в море, в некоторых странах он запрещен вообще. Захоронение отхода также не является предпочтительным способом обращения, и многие компании переходят на более современные технологии, такие как обратное закачивание или переработка с получением более безвредного отхода или полезного продукта.
Переработка отхода в полезный продукт позволяет не только уменьшить количество исходного отхода, но и получить вторичное сырье, которое может быть использовано для разных целей. Разработанная нами технология отвечает этим требованиям, результаты эксперимента показали безвредность полученного техногенного грунта для окружающей среды, а используемые для переработки композиционные материалы легко доступны на территории Сахалинской области и не требуют специфических условий для их применения. Таким образом, разработанная технология переработки бурового шлама в техногенный грунт решает проблему обращения с буровыми шламами на основе РУО на примере Сахалинской области.
Список литературы
1. BP p.l.c Statistical Review of World Energy 2019. 68th edition. UK: Pureprint Group Limited. 2019. 61 p.
2. Добыча нефтяного сырья. Основные показатели. Министерство энергетики Российской Федерации [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/1209 (дата обращения 24.07.2019).
3. Cobb M., Irvine M., Fichera M. Midia Gas Development, Drill Cuttings Disposal - Best Practicable Environmental Option. Edinburgh: ERM World wide GroupLtd. 2019. 38 p.
4. Некрасова И.Л. Совершенствование критериев оценки качества буровых растворов на углеводородной основе в зависимости от горно-геологических условий их применения // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2018. Т. 18. № 2. С. 129 - 139.
5. Caenn R., Darley H.C.H., Gray R.G. Chapter 14 - Drilling and Drilling Fluids Waste Management. - Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids (Seventh Edition). Cambridge: Gulf Professional Publishing. 2017. Р. 597 - 636.
6. Hudgins Jr. C.M. Chemical use in North Sea oil and gas E&P // J Pet Technol. 1994. V. 46 (01). P. 67 - 74.
7. Environmental fates and effects of ocean discharge of drill cuttings and associated drilling fluids from offshore oil and gas operations: Report No. 543. IOPG. 2016.
8. Об охране окружающей среды (с изменениями на 27 декабря 2018 года): Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ // Российская газета. 12.01.2002. №6.
9. Водный кодекс Российской Федерации (с изменениями на 2 августа 2019 года): Федеральный закон от 03.06.2006 N 74-ФЗ // Российская газета. 08.06.2006. №121.
10. О внутренних морских водах, территориальном море и приле -жащей зоне Российской Федерации (с изменениями на 2 августа 2019 года) (редакция, действующая с 6 августа 2019 года): Федеральный закон от 31.07.1998 N 155-ФЗ // Российская газета. 06.08.1998. С.148-149.
11. ГОСТ Р 53241-2008 Геологоразведка морская. Требования к охране морской среды при разведке и освоении нефтегазовых месторождений континентального шельфа, территориального моря и прибрежной зоны. М.: Стандартинформ, 2009.
12. ГОСТ Р 57677-2017 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Ликвидация отходов недропользования. М.: Стандартинформ, 2019.
13. Крючков В.Н., Курапов А.А. Оценка влияния отходов бурения на гидробионтов // Вестник АГТУ. Сер. Рыбное хозяйство. 2012. № 1. С. 60 - 65.
14. Arctic Council Новый наблюдатель: Комиссия ОСПАР [Элек-тронный ресурс]. URL: https://arctic-council.org/index.php/ru/our-work/news-and-events-ru/463-observer-ospar (дата обращения 24.07.2019).
15. The Convention for the Protection of the Marine Environment of the North-East Atlantic. Annex II «Prevention and elimination of pollution by dumping or incineration» / OSPAR. Paris, 1992. P. 20 - 22.
ШШ GB 4914-2008 Национальный
стандарт Китайской Народной Республики. Развитие морской нефтяной отрасли. Допустимые концентрации загрязняющих веществ в выбросах при разведке и разработке морских нефтяных месторождений // Doc88 [Электронный ресурс]. URL: http://www.doc88.com/p-857247907934.html (дата обращения 24.07.2019).
17. Drilling fluid waste management in drilling for oil and gas wells / A.R. Ismail, A.H. Alias, W.R.W. Sulaiman, M.Z. Jaafar, I. Ismail // Chemical Engineering Transactions. 2017. V. 56. P. 1351 - 1356.
18. Environmental aspects of the use and disposal of non aqueous drilling fluids associated with offshore oil & gas operations. Report No. 342/ The International Association of Oil&Gas Producers, 2003.
19. Об отходах производства и потребления (с изменениями на 26 июля 2019 года): Федеральный закон от 24.06.1998 N 89-ФЗ // Российская газета. 30.06.1998. №121.
20. Об экологической экспертизе (с изменениями на 2 августа 2019 года): Федеральный закон от 23.11.1995 N 174-ФЗ // Российская газета. 30.11.1995. №232.
21. РД 51-1-96 Инструкция по охране окружающей среды при стро -ительстве скважин на суше на месторождениях углеводородов поликомпонентного состава, в том числе сероводородсодержащих. М.: Газпром, 1998.
22. Council Directive 1999/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste // Official Journal L 182 . 16/07/1999. P. 0001 - 0019.
23. Keller P.R., Scott P.E. Evaluating Drivers of Liability, Risk, and Cost While Enhancing Sustainability for Drilling Waste // AADE National Technical Conference and Exhibition. 10 - 11 April. 2017. Houston, Texas.
24. Яранцева С.М. Изучение технологий утилизации бурового шлама // Проблемы геологии и освоения недр : труды XX Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания Томского политехнического университета, Томск, 4 - 8 апреля, 2016. Томск: Изд-во ТПУ, 2016. Т. 2. С. 282 - 283.
25. РД 153-39-031-98 Правила охраны вод от загрязнения при бурении скважин на морских нефтегазовых месторождениях / Минэнерго России. М., 1998.
26. Соколов А.Ф., Монахова О.М. Исследование методами физического моделирования геохимических изменений в глубокозалегающих во -доносных пластах при закачке в них жидких отходов // Вести газовой науки. 2011. № 2(7). С. 15 - 26.
27. Глубинное захоронение пульпообразных буровых отходов - экологически безопасный вид недропользования / А.Р. Курчиков, В.А. Саитов, О.Л. Павленко, Д.А. Хасанов // Фундаментальные и прикладные проблемы гидрогеологии: материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России (XXI Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием). 22 - 28 июня, 2015. Якутск. С. 478 - 482.
28. Агарков С.А., Дорощенков А.В. Методы обращения с отходами бурения в морских условиях и на берегу // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2014. № 8. С. 5 - 8.
29. Supple-Srinivasan M. U.S. regulatory considerations in the application of slurry fracture injection for oil field waste disposal // International Petroleum Environmental Conference (IPEC)'98. 1998. Albuquerque.
30. Veil J.A. 2001 Offshore waste management - discharge, inject, or haul to shore? // 8th International Petroleum Environmental Conference. 11.06 -11.09. 2001. Houston, Texas.
31. Шпинькова М.С. Разработка метода обезвреживания нефтесо -держащих отходов различного состава: автореф. дис. ... канд. хим. наук. М., 2014. 106 с.
32. Коршунова Т.Ю., Логинов О.Н. Опыт применения консорциума микроорганизмов-деструкторов углеводородов для обезвреживания нефте-отходов // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 3. С. 614 - 619.
33. Drilling Waste Management and Control the Effects / M.D.A. Sharif, N.V.R. Nagalakshmi, S.S. Reddy, G. Vasanth, K. Uma Sankar // Journal of Advanced Chemical Engineering. 2017. V. 7. P. 166 - 174.
Третьякова Мария Олеговна, асп., tretyakova.m. o 'a yandex.ru, Россия, Владивосток, Дальневосточный федеральный университет,
Агошков Александр Иванович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, bigdlsdvfu a mail.ru, Россия, Владивосток, Дальневосточный федеральный университет
MANAGEMENT OF DRILL CUTTINGS WITH OIL-BASED DRILLING FLUIDS
M.O. Tretyakova, A.I. Agoshkov
Petroleum is one of the main sources of energy in the world. Oil production is associated with generation a huge amount of drilling waste, which impacts the environment negatively. Oil-based drilling fluids are widely used nowadays, but they are more dangerous than waster-based drilling fluids. This research is devoted to management of drill cuttings, environmental legislation and new technologies for processing. Environmentally responsible actions for eliminating the effect of drill cuttings with oil-based drilling fluids on the environment are discussed.
Key words: oil production, environmental safety, drill cuttings, oil-based drilling fluid, waste management
Tretyakova Mariya Olegovna, postgraduate, [email protected], Russia, Vladivostok, Far Eastern Federal University,
Agoshkov Aleksandr Ivanovish, doctor of technical sciences, professor, head of chair, bgdtsdvfu@,mail. ru, Russia, Vladivostok, Far Eastern Federal University
Reference
1. BP p.l.c Statistical Review of World Energy 2019. 68th edition. UK: Pureprint Group Limited, 2019, 61 p.
2. Crude oil production. Basic indicators. Ministry of Energy of the Russian Federation [Electronic resource]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/1209 (accessed 24.07.2019).
3. Cobb M., Irvine M., Fichera M. Midia Gas Development, Drill Cuttings Disposal - Best Practicable Environmental Option. Edinburgh: ERM Worldwide Group Ltd, 2019. 38p.
4. Nekrasoval.L. Improving evaluation criteria of drill fluids with oil quality depending on the geological conditions of its application // Perm National Research Polytechnic University. Geology. Oil and gas and mining. 2018. V. 18. № 2. P. 129 - 139.
5. Caenn R., Darley H.C.H., Gray R.G. Chapter 14 - Drilling and Drilling Fluids Waste Management. - Composition and Properties of Drilling and Completion Fluids (Seventh Edition). Cambridge: Gulf Professional Publishing, 2017. P. 597 - 636.
6. Hudgins Jr. C.M. Chemical use in North Sea oil and gas E&P // J Pet Technol. 1994. V. 46 (01). P. 67 - 74.
7. Environmental fates and effects of ocean discharge of drill cuttings and associated drilling fluids from offshore oil and gas operations: Report No. 543. IOPG, 2016.
8. On Environmental Protection (as amended to27.12.2018): Federal Law No. 7-FZ of January 10, 2002 // Russian newspaper, 12.01.2002. №6.
9. Water Code of the Russian Federation (as amended to02.08.2019): Federal Law No. 74-FZ of June 03, 2006 // Russian newspaper, 08.06.2006. №121.
10. On inland sea waters, territorial waters and adjacent zone of the Russian Federation (as amended to02.08.2019) (edition acting from 06.08.2019): Federal Law No. 155-FZ of July 31, 1998 // Russian newspaper, 06.08.1998. P. 148-149.
11. GOSTR 53241-2008 Marine geological exploration. Requirements for protection of marine environment under exploration and development of oil gas fields in continental shelf, territorial sea and littoral area. M.: Standartinform, 2009.
12. GOST R 57677-2017 Resource conservation. Handling waste. Subsoil waste management. M.: Standartinform, 2019.
13. Kryuchkov V.N., Kurapov A. A. Assessment of the impact of drilling waste on aquatic organisms // Bulletin of Astrakhan State Technical University. Series: Fisheries, 2012. № 1. P. 60 - 65.
14. Arctic Council New observer: OSPAR Commission [Electronic resource]. URL: https://arctic-council.org/index.php/ru/our-work/news-and-events-ru/463-observer-ospar (ac-cessed24.07.2019).
15. The Convention for the Protection of the Marine Environment of the North-East Atlantic. Annex II «Prevention and elimination of pollution by dumping or incineration» / OSPAR. Paris, 1992. P. 20 - 22.
16. GB
4914-2008 National Standard of China. Development of the offshore oil industry. Permissible concentrations of pollutants in emissions from the exploration and development of offshore oil fields // Doc88 [Electronic resource]. URL: http://www.doc88.com/p-857247907934.html (accessed 24.07.2019).
17. Drilling fluid waste management in drilling for oil and gas wells / A.R. Ismail, A.H. Alias, W.R.W. Sulaiman, M.Z. Jaafar, I. Ismail // Chemical Engineering Transactions. 2017. V. 56. P. 1351 - 1356.
18. Environmental aspects of the use and disposal of non aqueous drilling fluids associated with offshore oil & gas operations. Report No. 342/ The International Association of Oil &Gas Producers. 2003.
19. On waste production and consumption (as amended to26.07.2019): Federal Law No. 89-FZ of June 24,1998 // Russian newspaper, 30.06.1998. №121.
20. On Ecological Expertise (as amended to02.08.2019): Federal Law No. 174-FZ of November 23, 1995 // Russian newspaper, 30.11.1995. №232.
21. RD 51-1-96 Environmental protection instructions for onshore well construction on multicomponent hydrocarbon fields, including hydrogen sulfide. M.: Gazprom, 1998.
22. Council Directive 1999/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste // Official Journal L 182, 16/07/1999. P. 0001 - 0019.
23. Keller P.R., Scott P.E. Evaluating Drivers of Liability, Risk, and Cost While Enhancing Sustainability for Drilling Waste // AADE National Technical Conference and Exhibition. 10 - 11 April. 2017. Houston, Texas.
24. Yarantseva S.M. Study of drill cuttings disposal technologies // Problems of geology and subsoil development: proceedings of the XX International Symposium named after academician M. A. Usov of students and young scientists dedicated to the 120th anniversary of the founding of Tomsk Polytechnic University, Tomsk, April 4-8, 2016. Tomsk: Publ. of Tomsk Polytechnic University, 2016. V. 2. P. 282 - 283.
25. RD 153-39-031-98 Rules for the protection of water from pollution during well drilling at offshore oil and gas fields // Ministry of Energy of the Russian Federation. M., 1998.
26. SokolovA.F., Monakhova O.M. Study by methods of physical modeling of ge-ochemical changes in deep aquifers when liquid waste is pumped into them // News of gas science, 2011. № 2(7). P. 15 - 26.
27. Deep burial of pulp-like drilling waste is an environmentally friendly form of subsoil use / A.R. Kurchikov, V.A. Saitov, O.L. Pavlenko, D.A. Khasanov // Fundamental and applied problems of hydrogeology. Materials of the All-Russian Conference on Ground-waters of the East of Russia (XXI Conference on Groundwater of Siberia and the Far East with International Participation). June22 - 28, 2015. Yakutsk. P. 478 - 482.
28. Agarkov S.A., Doroscshenkov A.V. Methods of handling waste from offshore and onshore // Environmental protection in the oil and gas sector. 2014. № 8. P. 5 - 8.
29. Sipple-Srinivasan M. U.S. regulatory considerations in the application of slurry fracture injection for oil field waste disposal // International Petroleum Environmental Conference (IPEC)'98. 1998. Albuquerque.
30. Veil J.A. 2001 Offshore waste management - discharge, inject, or haul to shore? // 8th International Petroleum Environmental Conference. 11.06 - 11.09. 2001. Houston, Texas.
31. Shpinkova M.S. Development of a method for the disposal of oily waste of various compositions: abstract of dissertation ... candidate of chemical sciences. Moscow, 2014. 106PP.
32. Korshunova T.Yu., Loginov O.N. The experience of using a consortium of hydrocarbon destructive microorganisms for the disposal of oil waste // Modern problems of science and education. 2014. № 3. P. 614 - 619.
33. Drilling Waste Management and Control the Effects / M.D.A. Sharif, N.V.R. Nagalakshmi, S.S. Reddy, G. Vasanth, K. Uma Sankar // Journal of Advanced Chemical Engineering. 2017. V. 7. P. 166 - 174.
УДК 628.126
МОДЕЛЬ КОМПОЗИТНОГО СОРБЕНТА ПОВЫШЕННОЙ НЕФТЕЁМКОСТИ, НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ
ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ РАЗЛИВОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Н.П. Валуев, И.Ю. Исаева, Е.А. Машинцов, П.М. Юданов
Приведены результаты экспериментальных исследований по применению композитных сорбентов для ликвидации разливов нефтепродуктов. Разработана математическая модель, отражающая связь между качественным и количественным составом сорбента и его нефтеемкостью. Приведена оценка эффективности использования сорбента для ликвидации последствий разливов нефти и ее продуктов.
Ключевые слова: композитный сорбент нефтепродуктов, математическая модель, ликвидация разливов нефти.
Одной из проблем экологии является загрязнение почв и грунтов продуктами переработки органических веществ [1]. В ближайшие 10 лет производство и потребление полимерных материалов в России будут расти опережающими темпами, что будет способствовать дальнейшему обострению экологических и экономических проблем, обусловленных ростом образования полимерных отходов.
Доля не подверженного биологическому разложениюпенополисти-рола (ППС) составляет 7,6 % от общего объёма полимерных отходов. Не утилизированные гранулы ППС, легко раздуваются ветром на большие расстояния, накапливают на себе различные загрязнители (например, мас-
