CC BY
5Сведения об авторах
Карнаухов Николай Николаевич, д. т. н., профессор, генеральный директор ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» ОАО НК «ЛУКОЙЛ», е-mail: Karnauhov NN@lukoil. com
Данилов Олег Федорович, д.т.н., профессор, Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452) 25-69-84, е-mail: nauka@tsogu.ru
Колесов Виктор Иванович, к.т.н, доцент., профессор, Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.:(3452)41-68-65, е-mail: vikolesov@yandex.ru
Karnauhov N. N., PhD, professor, General director of «LUKOIL-engineering» Co Ltd., OJSC «LUKOIL», е-mail: Karnauhov NN@lukoil.com
Danilov O. F., PhD, professor, Tyumen State Oil and gas University, phone: (3452) 25-69-84, е-mail: nauka@tsogu. ru
Kolesov V. I., Candidate of Technical Sciences, associate professor, Tyumen State Oil and gas University, phone: (3452) 41-68-65, е-mail: vikolesov@yandex.ru
Проблемы экологии нефтегазовых регионов
УДК 622.24
ВЛИЯНИЕ КОАГУЛЯНТОВ НА УЛУЧШЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУРОВЫХ ШЛАМОВ
INFLUENCE OF COAGULANTS ON IMPROVEMENT OF PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF DRILLING CUTTINGS
В. С. Петухова, Л. Н. Скипин, А. А. Галямов
V. S.Petukhova, L. N. Skipin, A. A. Galyamov
Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, г. Тюмень
Ключевые слова: буровой шлам, коагулянта, филытруемость Key words: drilling cuttings, coagulating agent, filterability
Каждый шламовый амбар с накопленными отходами бурения является источником воздействия на окружающую среду. Несвоевременно ликвидированные шламовые амбары являются постоянно действующим фактором загрязнения природной среды. По данным А. И. Булатова (1997) из-за несвоевременной ликвидации шламовых амбаров, в объекты окружающей среды попадает до 6,5% их содержимого [1].
Выбуренный шлам благодаря разнообразию минерального состава, содержанию нефти, нефтепродуктов и сложных полимерных добавок: КМЦ (карбоксиметилцеллюлозы), ССБ (сульфитно-спиртовой барды), ПАА (полиакриламида) и других, способен при контакте с природными комплексами, их влагой, атмосферными осадками, подземными и наземными водами оказывать неуправляемое негативное влияние на установившееся природное равновесие локальных био- и агроценозов с непредсказуемым поведением этих комплексов в последующем времени. Следовательно, проблема сбора, очистки и экологически безопасного хранения выбуренного шлама крайне актуальна [2].
Количество отходов, скапливающихся на территории Тюменской области, огромно, поскольку при бурении скважины на 1 м проходки приходится 1-2 м3 отходов. Только за 2001 г в ХМАО образовано около 1 459 тыс. т производственных отходов, из которых основную долю составляют отходы бурения [3].
Одним из перспективных направлений проблемы утилизации и рекультивации бурового шлама (БШ) является применение коагулянтов с последующим сочетанием фитомелиоран-тов и микробиологических препаратов комплексного действия.
Поэтому проведение рекультивации или утилизации шламовых амбаров является одним из важнейших природоохранных мероприятий, направленных на восстановление экологической ситуации в районах добычи углеводородного сырья. При этом существуют проблемы, сопряженные с отрицательными химическими и физическими свойствами БШ, в частности, повышенной щелочностью и засолением, безструктурностью, высокой дисперсностью, слабой фильтрационной способностью, заплыванием при увлажнении и др.
122
Нефть и газ
№ 5, 2011
Цель работы — создание благоприятных водно-физических и химических свойств БШ с применением коагулянта для последующего их использования как объекта рекультивации или в качестве строительного материала.
Необходимо изучить действие коагулянтов, в частности, сернокислого железа ((FeSO4)•7H2O), извести (CaCO3) и хлористого кальция (CaCl•2H2O) на фильтрационную способность БШ.
По результатам испытаний, химизм (тип) засоления БШ по анионному составу - содово-хлоридный, по катионному - кальциево-натриевый. По степени засоления БШ достигают градации. Как показали результаты химического анализа изучаемых нами проб БШ, рН среды составляет 8,68-9,10. Повышенная щёлочность обусловлена содержанием нормальной и двууглекислой соды, весьма токсичной для растений, земель северных районов, характеризующихся кислыми почвами с показателем рН среды 4,5-5,5.
Буровые шламы, насыщенные катионами №+, обладают очень непрочной структурой, при увлажнении они расплываются в непроницаемую для воды и воздуха вязкую массу, а при высыхании резко сокращаются в объеме, образуют трещины и превращаются в монолитные, очень крепкие глыбы, трудно поддающиеся обработке [4], что затрудняет их практическое применение.
Ёмкость катионного обмена (ЕКО) в буровых шламах обусловлена коллоидными частицами минерального происхождения, что свидетельствует о высокой степени варьирования ЕКО в БШ из разных проб (от 18,0 до 64,0 мг-экв/100 г).
Известно, что глинистые минералы группы каолинита обеспечивают ЕКО от 3 до 20, монтмориллонита до 120, гумусовые кислоты 200-300, гидроксиды алюминия и железа 2-3 мг-экв/100г. Учитывая, что гумусовые вещества в буровых шламах отсутствуют, следует предполагать, что величина ЕКО в основном обусловлена разным соотношением минералов.
Методика исследований такова. В рамках настоящего опыта отбор проб БШ осуществлялся на территории шламового амбара Уватского района Тюменской области в соответствии с ГОСТ 17.4.3.01-83 «Почвы. Общие требования к отбору проб» и ГОСТ 17.4.4.02-84 «Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа» методом конверта.
В лабораторных условиях определялась фильтрационная способность насыпных образцов БШ с коагулянтами FeSO4•7H2O, CaCO3 и CaCl•H2O методом трубок. Всего брали 12 стеклянных цилиндров, первый из которых был контрольным, в нем находился только БШ массой 40 грамм, а начиная со второго цилиндра, добавлялась доза коагулянта с нарастающим интервалом 0,1 грамма. Опытные варианты трехкратно заливались одинаковым объемом воды, через сутки измеряли объем фильтрата по каждому цилиндру. Перед засыпанием в цилиндр БШ и коагулянт тщательно перемешивали во избежание ошибок опыта.
Результаты испытаний представлены на рис.1, 2, 3.
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0.8 0,9 1 1,1 Доза коагулянта РеБО^ШО, г
Рис. 1. Влияние ¥е8047Н20 на фильтрационную способность бурового шлама
Графики отражают зависимость количества профильтровавшейся воды от дозы коагулянта (см. рис. 1, 2, 3). Коагулянт в форме FeSO4•7H2O и СаС1 способствует лучшему проявлению фильтрационных свойств БШ. К тому же коэффициент корреляции (г) по модулю у FeSO4 и СаС1 находится ближе к 1, что означает наличие сильной связи между дозой коагулянта и количеством фильтрата. В отличие от СаС03, присутствие которого в БШ почти не оказывает влияния на процесс фильтрации.
№ 5, 2011
Нефть и газ
123
Рис. 2. Влияние CaCO3 на фильтрационную способность бурового шлама
Количество профильтро вавшейся
воды, Q, мл/сут
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Доза коагулянта CaCl-H2O, г
1 1,1
Рис. 3. Влияние CaCl-2H2O на фильтрационную способность бурового шлама
При добавлении FeSO4-7H2O и CaCl-H2O ионы Na+ и К+, входящие в поглощающий комплекс БШ, будут замещаться на Fe3+ и Ca2+, что приводит систему в равновесие. Благодаря нейтрализации соды и выносу продуктов обменных реакций происходит положительное изменение реакции среды для последующей рекультивации БШ.
Выводы
Возможны изменения водно-физических и химических свойств БШ, благодаря применению эффективных коагулянтов, часть которых может быть отходами промышленности. Применяя данный метод коренного улучшения свойств БШ, можно предотвратить их накопление в местах, где представляется угроза для окружающей среды. Это позволит утилизировать БШ как строительный материал при отсыпке дорожного полотна или в других целях, а также дает благоприятную возможность проводить биологическую рекультивацию на них после устранения ряда отрицательных физических и химических свойств, которыми они обладали до коагуляции.
Список литературы
1. Булатов А. И., Макаренко П. П., Шеметов В. Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. - М.: Недра, 1997. - 365 с.
2. Фесенко Н. Н., Дорош М. М., Коваленко В. И. Предупреждение загрязнения почв буровыми сточными водами // Нефтяная и газовая промышленность. - 1991. - №3. - С.
3. Информационный бюллетень. - Ханты-Мансийск, 2002. - Т.3. - С. 42.
4. Гаркуша И. Ф., Яцюк М. М. Почвоведение с основами геологии. Изд. 2-е, испр. и доп.- М.: Колос, 1975.-304 с.
Сведения об авторах
Скипин Леонид Николаевич, д.с.-х.н., профессор, заведующий кафедры «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, тел.: 8(3452)43-07-29
Петухова Вера Сергеевна, аспирант кафедры «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, sav.va83@rambler.ru
Галямов Азат Ахатович, соискатель кафедры «Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды», Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, тел.: 8(3452)43-07-29
Skipin L. N., Doctor of Sciences in Agriculture, professor, head of the chair «Safety of life activity and environmental protection», Tyumen State Architectural University, phone: 8(3452)43-07-29
124
Нефть и газ
№ 5, 2011
Petukhova V. S., post graduate student of the chair «Safety of life activity and environmental protection», Tyumen State Architectural University, e-mail: sav.va83@rambler.ru
Galyamov A. A., applicant for a scientific degree, the Chair «Safety of life activity and environmental protection», Tyumen State Architectural University, phone: 8(3452)43-07-29
УДК 577.4:622.323(571.121)
ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ НА ТЮМЕНСКОМ СЕВЕРЕ
PROBLEMS OF ECOLOGY IN THE TYUMEN NORTH OIL AND GAS SECTOR
Н. Л. Мамаева, С. И. Квашнина
N. L. Mamaeva, S. I. Kvashnina.
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г.Тюмень
Ключевые слова: антропогенное воздействие, нефтегазовая отрасль, северные регионы, многолетнемерзлые породы, охрана окружающей среды Key words: man's impact, oil and gas branch, north regions, permafrost rocks, environmental protection
В настоящее время человечество переживает углеводородную эпоху. Нефтяная отрасль является главной для мировой экономики. В нашей стране эта зависимость особенно высока. К сожалению, российская нефтяная промышленность находится сейчас в состоянии глубокого кризиса. Загрязнение окружающей среды осуществляется непроизвольно, без определенного умысла. Большой вред природе наносится, например, от потери нефтепродуктов при их транспортировке, особенно, в северных регионах [1].
Большую опасность таит использование нефти и газа в качестве топлива и при сжигании в факелах попутного газа. При сгорании этих продуктов в атмосферу выделяются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и другие загрязняющие вещества. В связи с этим изучение загрязнений окружающей среды, особенно в северных условиях, как никогда актуально. Это обусловило цель настоящего исследования, а именно проведение анализа и поиск мер по предупреждению антропогенного влияния на окружающую среду Тюменского Севера.
Регионами исследования являются п. Самбург и п. Тарко-Сале, которые находятся в Пу-ровском районе Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО). По геокриологическому районированию данные поселки относятся к Северной зоне Харасавэй-Новоуренгойской подзоне Устьпуровско-Тазовской области и к Центральной зоне Игарко-Нумтинской подзоне Пуровской области соответственно.
Официальные экологические данные получены из статистических сборников территориального органа федеральной службы государственной статистики по Тюменской области, под редакцией А. Н. Агрызина за 1990-2006 гг. [2, 3, 4]. Статистическая обработка проводилась по компьютерной программе «SPSS 11.5».
Количество организаций, имеющих выбросы и источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу представлены в табл. 1.
Таблица 1
Количество организаций, имеющих выбросы и источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (единиц)
Наименование Геокриологическая область
Устьпуровско-Тазовская Пуровская
Количество источников выбросов 675,88 + 131,47 17970,24 + 1532,11*
Количество организованных источников 856,11 + 93,01 10527,56 + 580,87*
Достоверность различия (*р<0,001).
№ 5 2011 -Нефть и газ-125
