Буровой шлам — сложный многокомпонентный отход бурения нефтяных и газовых скважин, содержащий остатки буровых растворов, нефть, тяжёлые металлы и химические реагенты, классифицируемый как опасный отход классов III–IV по федеральному классификатору. Основные методы утилизации включают термическую дезактивацию при 600–900°С с рекуперацией тепла, биоремедиацию с использованием нефтедеградирующих микроорганизмов и стабилизацию путём цементирования для последующего использования в дорожном строительстве. Бизнес на утилизации шламов становится выгодным благодаря росту требований Росприроднадзора к нефтедобывающим компаниям и штрафам до 500 000 ₽ за незаконное захоронение отходов на участках бурения. Для начала деятельности требуется лицензия на обезвреживание опасных отходов, специализированное оборудование и договоры с нефтегазовыми предприятиями, готовыми платить за экологически безопасную утилизацию вместо рискованных полигонов. Перспективы рынка подкреплены программой импортозамещения технологий переработки и государственной поддержкой проектов по реабилитации загрязнённых территорий в нефтедобывающих регионах России.
Буровой шлам представляет собой побочный продукт деятельности объектов нефтедобывающей промышленности. Название происходит от немецкого schlamm, что означает «грязь», «ил». Это твердые частицы, содержащие множество компонентов, включая токсичные. Значит, утилизация шлама является обязательной мерой. В противном случае возрастает риск загрязнения окружающей среды, отравления живых организмов. Но не всегда руководство компаний ответственно относится к решению этой проблемы, однако, если узнать все особенности обработки материала, можно наладить выгодное вторичное производство различных изделий.
Буровой шлам: процесс образования, что в себя включает, токсичные элементы в составе
Получаемый при добыче полезных ископаемых буровой шлам – это отходы, содержащие пылевые и более крупные частицы горной породы. В общей массе такой продукт представляет собой тонкоизмельченное сырье. Шлам может отличаться составом, что зависит от свойств горной породы. Он называется продуктом производства, т. к. образуется вследствие бурения в процессе добычи полезных ископаемых. При этом на стенках скважины остаются частицы горных пород, поднимаемых из забоя. Отделяются и другие вещества, материалы, которые перемешиваются, соединяются с твердыми фракциями, жидкостями:
- стоки, образующиеся при бурении (на разных технологических этапах);
- технологические воды;
- отходы, содержащие нефть, барит или хлориды;
- частицы используемой цементной пасты;
- масла и маслянистые воды;
- фракции, полученные после очистки резервуаров, где содержалось масло, а также прочие виды материалов, веществ.
Источники образования сырья:
- осадок от чистки доменов, емкостей с рабочими растворами, жидкостями;
- пыль от цехов;
- отходы на производстве: получают шлам из подбункерных, сталеплавильных, мартеновских и других печей.
Сырье с частицами горной породы часто содержит токсичные компоненты разной степени токсичности.
Говорить о степени вреда таких частиц можно только после изучения состава отходов. Он меняется в зависимости от вида породы, которая извлекается на поверхность. Влияет и технология бурения. Например, к числу более вредных относится нефтешлам, а также солесодержащее сырье, тяжелые металлы, ПАВ. Иногда отходы бурения содержат радионуклиды.
Основные места образования
Шлам получают из месторождений, которые разрабатываются различными предприятиями:
- горно-обогатительными комбинатами;
- нефтеперерабатывающими объектами;
- химическими, металлургическими заводами.
Химический и минеральный состав твердой фазы бурового шлама
Агрегатное состояние разное: твердое, жидкое, пастообразное. Сырье содержит существенную долю глины (до 65%), что обусловлено проведением бурения в осадочных отложениях. Когда происходит разделение раствора на компоненты, получают жидкость и твердые отходы.
От того, где образовалось сырье, зависит, каким является химический состав, какого рода компоненты в нем преобладают: органические, минеральные.
Например, в состав может входить песок. Его специально добавляют для контроля текучести шлама. Выделяют несколько минеральных компонентов, которые часто преобладают:
| Наименование компонентов | Где содержатся | Содержание, % |
|---|---|---|
| Кремний | Полевой шпат, глинистые минералы | 50 |
| Алюминий | Полевой, белый полевой шпат | 20 |
| Кальций | Гипс, мел | 6 |
| Сера | Сульфиды, сульфаты | 4 |
| Калий | Ортоказ | 3 |
| Магний | Доломит | 3 |
| Натрий | Альбит | 3 |
Кроме того, иногда преобладают тяжелые металлы. Их выделяют в отдельную группу. Особенно отмечают хром, кадмий, свинец.
Класс опасности по ФККО. Степень вреда для экологического баланса окружающей среды и здоровья человека
Несмотря на токсичность, отходы, содержащие горную породу, относятся к слабо опасным материалам. Понять, насколько вредными/полезными являются материалы можно, изучив таблицу.
| Класс токсичности | Опасность для окружающей среды / скорость ее восстановления |
| I | Чрезвычайно токсичные отходы. Приводят к быстрой гибели живых существ, растительности, загрязнению водоемов, грунта (развиваются необратимые процессы) |
| II | Высокоопасные отходы. Уничтожают окружающую среду, но процесс обратим – природа восстанавливается через несколько десятков лет |
| III | Умеренная опасность веществ, материалов. После их высвобождения природа восстанавливается 10 лет |
| IV | Слабо опасные. К этой группе относится буровой шлам, а также прочие виды сырья (продукты производства и деятельности промышленных объектов). Такие отходы негативно влияют на окружающую среду, однако природа после контакта с ними восстанавливается за 3 года |
| V | Неопасные материалы, вещества |
Обезвреживание бурового шлама перед утилизацией
Отходы подлежат переработке, т. к. причиняют вред окружающей среде. Из-за содержания токсичных компонентов сначала сырье подвергается очистке. Затем проводится утилизация бурового шлама. Выбор способа осуществляется с учетом состава, типа активных компонентов. Влияет также агрегатное состояние отходов.
Важно: Обезвреживание шлама от радионуклидов осуществляется поэтапно: радиоактивный шлам отделяется от жидкости, проводится доочистка текучих составляющих при помощи селективных сорбентов. Очищенные материалы получают статус «химические отходы», направляются на хранение.
Термический способ
Сырье сжигается в этажных, флюидных печах. Учитывая, что такие отходы содержат существенное количество влаги, требуется сначала выделить сухой остаток. Затем он подвергается воздействию высоких температур. Для этой цели используется псевдосжиженный слой этажной печи. Инструкция по реализации термического метода:
- Сырье подготавливается: проходит процедуру обезвоживания, отправляется на хранение.
- Отходы сжигаются.
- Осуществляется утилизация тепла, которое образуется при уничтожении сырья.
- Проводится очистка продуктов сгорания (доступные методы: сухой, мокрый, полусухой, удаление примесей — фуранов).
- Манипуляции с золой (происходит ее отделение от пепла).
Физический способ
Подготовленный шлам отправляется на захоронение. Его свойства меняются вследствие обработки:
- очищение в центробежном поле;
- фильтрация под воздействием давления.
Как результат, при использовании физического метода буровой шлам очищается от вредных компонентов. В таком агрегатном состоянии он не причиняет вред окружающей среде.
Химический способ
Отходы трамбуют, но предварительно их смешивают с вяжущими и активными добавками. Например, используют песок, цемент, глину, жидкое стекло. Целью является снижение интенсивности высвобождения вредных веществ.
В дальнейшем полученный твердый материал может использоваться в качестве переработанного вторсырья – при строительстве дорог, обустройстве кустовых площадок.
Физико-химический способ
Предполагает необходимость применения поверхностно-активных веществ, например, деэмульгаторов, смачивателей, диспергаторов. Вместе с тем используют и другие компоненты – они меняют структуру материала. Вследствие развития подобных реакций буровой шлам теряет многие свойства, что позволяет снизить уровень причиняемого им вреда.
Биологический способ
Обеспечиваются условия для размножения микроорганизмов: подается воздух, регулируется температура. Принцип биологической переработки бурового шлама основан на воздействии штаммов бактерий, биогенных добавок на сырье.
Преимуществом метода является экологичность – в результате не образуются токсичные компоненты.
Однако недостатки часто перекрывают плюсы его применения:
- высокая затратность;
- длительный период разложения;
- необходимость постоянно поддерживать определенный температурный режим.
Экономически выгодное комбинирование разных способов обезвреживания буровых отходов перед утилизацией и переработкой
Когда планируется отправка сырья на следующий этап – переработку, его следует подготовить. Проводится очистка, обеззараживание. Последний из этапов реализуется разными способами. Их комбинирование обеспечивает возможность повысить качество очищаемого сырья, удалить максимальное количество вредных примесей. Как результат, буровой шлам переходит в другую категорию материалов, что позволяет отправить его на безопасную утилизацию или хранение.
Методы обезвреживания и утилизации шлама
При выборе варианта учитывают агрегатное состояние сырья, его физико-химические свойства, тип компонентов. Шлам делится на твердые, полужидкие и жидкие отходы. Однако его разделение по агрегатному состоянию осуществляется иначе, нежели в случае с другими материалами. Так, при этом оценивают содержание твердой и жидкой фазы. Выбор метода обеззараживания и утилизации бурового шлама делают с учетом компонентного состава:
- глинистый;
- галоидносульфатный;
- карбонатный.
Сброс в водоемы или накопители
Для накопления отходов иногда используют внешние водоемы. Как результат, происходит их постепенное загрязнение. Малую часть отходов при этом отправляют на вторичное производство – углеводородов и нефтепродуктов.
Захоронение шлама на специальных полигонах. Оценка эффективности и целесообразности
Процесс утилизации бурового шлама в данном случае сводится к подготовке отходов, их дальнейшей отправке на участки с целью хранения. Безопасность сырья обеспечивается при условии создания противофильтрационных экранов.
У такого метода есть главный недостаток – большая площадь объектов. Причем полигоны занимают территории, которые могли быть отведены под пастбища, пахотные земли.
Снижение опасности бурового шлама и использование его для рекультивации земли на месте бурения
Цель применения метода – восстановление свойств грунта. Шлам выступает в качестве инертного носителя для закрепления на нем микроорганизмов-деструкторов, сорбентов. Если это не будет учтено при рекультивации, бактерии постепенно исчезнут на данном участке. Они вымываются вместе с осадками, что останавливает процесс восстановления свойств почвы.
Эффективная технология утилизации – солидификация
Утилизация бурового шлама таким способом предполагает необходимость применения сырья, прошедшего процедуру очистки, с вяжущими компонентами (цементом или другими), а также с сорбентами. Это один из вариантов химического метода переработки.
Его преимущества: связываются опасные компоненты, отмечается переход сырья из одного агрегатного состояния в другое, не подверженное воздействию воды.
Пиролиз в низких значениях температуры в установке термической деструкции шламов
Принцип утилизации основан на изменении параметров окружающей среды. Прежде всего, создается бескислородная среда. Вместе с тем повышается температура. Процесс пиролиза реализуется с целью переработки жидких и твердых отходов. На некоторых этапах воздух подается, но не в камеру с сырьем, а на горелку. При этом получают газ, который может повторно применяться для поддержания работы данного оборудования.
Осушитель бурового шлама в центрифуге
Цель применения установки – сохранение бурового раствора, снижение объема шлама. Преимуществом метода является снижение затрат на утилизацию отходов, т. к. их становится меньше. Осушитель работает по принципу разделения жидкой, твердой фазы вследствие вращения центрифуги.
4-ступенчатая очистка и сушка шламовой смеси для использования при строительстве буровых площадок
Утилизация бурового шлама таким способом реализуется поэтапно: сырье очищается, из него удаляется жидкие компоненты, для чего применяется четырехступенчатая система. Рекомендованный уровень влажности отходов – 30%. С такими характеристиками его можно применять в качестве грунта при строительстве тела насыпи для обустройства площадки скважины.
Видео: переработка буровых шламов
Процесс утилизации бурового шлама
В шламовом амбаре обеспечивается временное хранение отходов. С целью его утилизации выполняют действия:
- удаление нефтяной пленки;
- очистка от нефти;
- доочистка жидкости (выбор метода зависит от того, для каких целей планируется использовать воду);
- осушение сырья (снижение влажности);
- утилизация по методу, выбранному с учетом структуры и состава.
Технология подготовки и переработки может изменяться, что зависит от свойств отходов, цели их дальнейшего применения.
Выгода переработки. Продукты из переработанного шлама
Пользу от использования способов обезвреживания и утилизации бурового шлама извлекают разные организации:
- нефтедобывающие компании: им не требуется заботиться о судьбе отходов, этим занимаются другие организации;
- перерабатывающие компании получают возможность утилизировать сырье для получения определенной продукции.
Главным преимуществом метода утилизации отходов данной категории является отсутствие необходимости утилизировать шламовые амбары.
Продукция, которую производят из отходов:
- плитка для мощения тротуаров;
- бордюры;
- компоненты для изготовления покрытия автодорог;
- шлакоблок специального назначения – для строительства хозяйственных объектов и др.
Кто производит откачку, транспортировку и/или обезвреживание и переработку шламов
Действия с отходами, которые производятся в результате разработки месторождений (вследствие бурения) осуществляют организации по охране природной среды. В сферу их деятельности входит также поиск новых возможностей, позволяющих повысить качество утилизации, снизить уровень вреда для окружающей среды.
У компаний должна быть лицензия по работе с отходами разных категорий, включая буровой шлам 4 класса опасности.
Проблема уничтожения буровых отходов: экономия и халатное отношение руководства большинства добывающих компаний
В целях экономии средств не выполняется должное обеззараживание сырья. Основные способы обращения с отходами при этом:
- отправка в шламовые амбары;
- отделение жидкости, содержащей углеводороды;
- захоронение при помощи цемента.
Тяжелые металлы, примеси нефти по-прежнему содержатся в отходах и отравляют окружающую среду.
Перспектива успешного бизнеса по переработке бурового шлама
При правильной подготовке сырья создаются условия для его дальнейшей переработки. Шлам применяется в качестве основного компонента при производстве различной продукции, используемой для строительства дорог, хозяйственных построек.
В результате компании, утилизирующие такое сырье, могут наладить производство гравия, бордюров, шлакоблока, тротуарной плитки, связующих смесей.
Это позволяет снизить интенсивность накопления отходов, избежать отправки большого количества сырья на захоронение.
Мнение эколога
Комментарий юриста
