Материал: Экологическое влияние переработки буровых отходов методом солидации в геотекстильных контейнерах

Экологическое влияние переработки буровых отходов методом солидации в геотекстильных контейнерах

Введение

Производственная деятельность нефтегазоразведочных и нефтегазодобывающих предприятий неизбежно оказывает техногенное воздействие на объекты природной среды. Известно, что эксплуатация нефтегазовых месторождений сопровождается загрязнением окружающей среды буровыми отходами. Таким образом, в настоящее время поиск эффективного и безопасного способа утилизации буровых отходов на производственных площадках нефтедобывающих предприятий является весьма актуальной задачей.

Целью дипломного проекта является проведение экологической оценки влияния эксплуатации оборудования по утилизации буровых отходов, с использованием технологии геотекстильных контейнеров на основные компоненты окружающей природной среды.

Данная технология предлагает способ утилизации буровых отходов, целью которого является снижение негативного воздействия промышленных отходов нефтегазодобывающих предприятий на окружающую среду. Технология геотекстильных контейнеров позволяет добиться значительной эффективности в удалении отходов бурения и в дальнейшем повторного использования сточной воды для приготовления буровых растворов. Преимуществом данной технологии является автономность и мобильность, что свидетельствует о возможности ее расположения и применения на любой территории.

Оборудование по утилизации буровых отходов планируется использовать на производственных площадках действующих нефтегазодобывающих предприятий в период проведения поисково-разведочного и эксплуатационного бурения.

После утилизации отходов на выходе образуется вода, которая повторно используется в технологическом процессе, и твердая фаза, которая впоследствии используется в строительстве.

В случае если очищенный буровой шлам (песок) будет иметь превышения ПДК по нефтепродуктам, отходы будут подвергаться термообработке на установке КЭБ-0,8.

Объектом дипломного проектирования является экологическое влияние переработки буровых отходов методом солидации в геотекстильных контейнерах.

Предметом дипломного проектирования является выбросы от основного и вспомогательного оборудования при переработки буровых отходов.

К основному оборудованию по переработки относится комплект на базе геотекстильного контейнера. К вспомогательному шламовые и шнековые насосы, циркуляционное оборудование - вибросита, гидроциклоны, оборудование по брикетированию бурового шлама и бетоносмесительный узел.

Общая численность задействованных работников для установки - 4 человека, 10 человек будут задействованы на участке переработки отходов. Работа вахтовым методом по 14 дней.

Режим планируемых работ 365 дней в году - 12 часов в сутки, (1,5 смены). Проживание рабочих предусматривается в существующих вахтовых поселках, расположенных вблизи мест проведения поисково-разведочных работ и эксплуатационных работ.

Электроснабжение оборудования обеспечивается от дизельных установок.

Водоснабжение для бытовых и технологических нужд будет доставляться на промплощадку в цистернах. Хозяйственно-бытовые сточные воды будут сбрасываться в сборную емкость с последующим вывозом асенизационной машиной на существующие станции очистки сточных вод.

Дипломным проектом определено 10 источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (из них 6 организованных и 4 неорганизованных источников).

Выбросы: 

Валовый выброс          -        19,787 т/год (в т.ч. твердые: 1,028 т/год, газообразные: 18,759 т/год);

суммарный максимально-разовый - 1,807 г/с (в т.ч. твердые: 0,105г/с, газообразные: 1,702 г/с).

Водопотребление: - 42,335 м3/год.

Отходы: - 2,8 т/год.

Дипломный проект включает в себя следующие разделы:

Аналитический обзор законодательной базы и нормативных документов РК в области ООС;

технология переработки буровых отходов;

характеристика окружающей среды района осуществления производственной деятельности;

экологическая оценка переработки буровых отходов методом солидации;

экономическая часть;

раздел по безопасности жизнедеятельности.

Автор дипломного проекта - Сармулдинов Ахат.

Научный руководитель - к.т.н., доц., Санатова Т.С.

Дипломный проект состоит из: 70 страниц текстового написания, 26 таблиц, 20 фотографий и рисунков, 36 формул, 12 графических приложений, 18 источников литературы.

. Аналитический обзор законодательной базы и нормативных документов РК в области ООС

В настоящем разделе представлен краткий обзор основных, базовых документов нормативно - законодательной базы Республики Казахстан в области охраны окружающей среды и в частности в области утилизации отходов.

Экологическое законодательство Республики Казахстан основывается на Конституции Республики Казахстан и состоит из Экологического кодекса и иных нормативных правовых актов Республики Казахстан.

Основным законодательным документам РК, регулирующим вопросы загрязнения окружающей среды, является Экологический кодекс Республики Казахстан, Утвержден Указом Президента Республики Казахстан от 09 января 2007 года №212-III ЗРК. Согласно ст.1 п.24 утилизация отходов - использование отходов в качестве вторичных материальных или энергетических ресурсов [1].

Экологическим кодексом устанавливается 3 уровня опасности отходов (см. ст.287 п.2), в соответствии с Базельской конвенцией [1]:

а) Зеленый - индекс G;

б) Янтарный - индекс А;

в) Красный - индекс R.

Согласно приложению 8 Классификатора отходов, буровой шлам относится к янтарному списку отходов - AЕ040 [16].

В Экологическом кодексе сформулированы экологические требования к природопользователям, осуществляющим хозяйственную деятельность. Указано, что эксплуатация любых промышленных объектов должна осуществляться с учетом установленных экологических требований, с использованием экологически обоснованных технологий, необходимых очистных сооружений и зон санитарной охраны, исключающих загрязнение окружающей среды.

В Кодексе указано, что все операции по недропользованию являются экологически опасными видами хозяйственной деятельности и должны выполняться с соблюдением определенных требований (см. ст. 220), включая проведения работ по утилизации шламов и нейтрализации отработанного бурового раствора, буровых, карьерных и шахтных сточных вод для повторного использования в процессе бурения, возврата в окружающую среду в соответствии с установленными требованиями (п. 6) [1].

При проектировании хозяйственной деятельности должны быть предусмотрены:

а) соблюдение нормативов качества окружающей среды;

б) обезвреживание и утилизация опасных отходов;

в) использование малоотходных и безотходных технологий;

г) применение эффективных мер предупреждения загрязнения окружающей среды;

д) воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.

Кроме Экологического кодекса вопросы охраны окружающей среды и здоровья населения регулируются следующими основными законами и нормативными актами:

Кодекс Республики Казахстан «О здоровье народа и системе здравоохранения» от 18 сентября 2009 года № 193-IV;

Методика определения нормативов эмиссий в окружающую среду от 16 апреля 2012 года № 110-ө (с изменениями по приказу Министра ОС и ВР РК от 11 декабря 2013 года № 379-Ө);

Методика расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе от выбросов предприятий (приложение № 18 к приказу Министра охраны окружающей среды Республики Казахстан от 18 апреля 2008 года № 100-п);

Санитарно-эпидемиологические требования к атмосферному воздуху (Постановление Правительства Республики Казахстан от 25 января 2012 года № 168);

Постановление Правительства Республики Казахстан от 17 января 2012 года № 93 «Об утверждении Санитарных правил «Санитарно-эпидемиологические требования к зданиям и сооружениям производственного назначения» и «Санитарно-эпидемиологические требования по установлению санитарно-защитной зоны производственных объектов»;

Водный кодекс Республики Казахстан №481-II от 9 июля 2003г;

Санитарные правила «Санитарно-эпидемиологические требования к водоисточникам, местам водозабора для хозяйственно-питьевых целей, хозяйственно-питьевому водоснабжению и местам культурно-бытового водопользования и безопасности водных объектов» от 18 января 2012 года № 104;

РНД 03.3.0.4.01-96 «Методические указания по определению уровня загрязнения компонентов окружающей среды токсичными веществами отходов производства и потребления»;

РНД 03.1.0.3.01-96 «Порядок нормирования объемов образования и размещения отходов производства»;

Гигиенические нормативы «Санитарно-эпидемиологические требования к обеспечению радиационной безопасности» утвержденные постановлением Правительства Республики Казахстан от 3 февраля 2012 года № 201;

Санитарные правила «Санитарно-эпидемиологические требования к обеспечению радиационной безопасности» (утверждены постановлением Правительства Республики Казахстан от 3 февраля 2012 года № 202);

Закон РК «О радиационной безопасности» от 23.04.1998 г. №219-I ЗРК, г. Астана.

. Технология переработки буровых отходов

.1 Расположение промышленной площадки

Целью утилизации является стабилизация бурового шлама и буровой сточной воды с последующим применением подготовленных субстратов в строительстве.

Данный метод утилизации буровых отходов аналогичен методу компании Royal Tencate (Netherlands). Мировой опыт применения - очистка донных отложений озера Бют де Мортс (США), очистка отходов целлюлозно-бумажной промышленности в Свартсье (Швейцария), очистка бухты завода боеприпасов Badger (США), очистка нефтяных шламов на НПЗ Петробрас (Бразилия), очистка нефтешламов на НПЗ Базант (Израиль), очистка буровых шламов в ТНК-БП (Тюмень). Данная технология, используется уже 30 лет во всем мире и уже известна и апробирована на территории РК на промышленных площадках нефтедобывающих компаний.

Работы по утилизации буровых отходов на оборудовании с использованием технологии геотекстильных контейнеров планируется проводить на промышленной территории месторождений, административно расположенных в Жамбылской области Республики Казахстан.

На промышленных площадках предприятия наряду с оборудованием по буровым работам планируется разместить и установки по утилизации буровых отходов.

Территория планируемых работ определена с учетом отвода земельного участка в размере 3-4 га - на одну скважину. Годовой объем работ на территории месторождений Жамбылской области может достигать вплоть до 40 скважин. Площадка для проведения работ по утилизации буровых отходов от каждой скважины будет занимать приблизительно 20х30м2.

2.2 Процесс утилизации и методы обезвоживания бурового шлама

Буровой шлам представляет собой выбуренную породу, пропитанную отработанным буровым раствором. Он содержит химреагенты, нефть, тяжелые металлы и т.д.

Процесс утилизации условно разбит на два этапа:

) обезвоживание и концентрирование отходов;

) утилизация твердого остатка.

Выбор метода обезвоживания будет зависеть от плотности бурового шлама, значения обводненности и его первичной подготовки на буровой установке:

При обводненности 5-15% и плотности 1,65 т/м3 шлам будет направляться непосредственно на участок утилизации, минуя этап обезвоживания;

При обводненности 15-35% и плотности меньше 1,65 т/м3 шлам будет подаваться на циркуляционное оборудование для дополнительной подготовки на гидроциклоне и вибросите;

При обводненности 35-65% шлам будет подаваться в систему геотекстильных контейнеров;

Таким образом, обезвоживание отходов будет осуществляться либо:

а) с помощью циркуляционного оборудования - гидроциклона и вибросита с добавлением коагулянтов, либо:

б) с помощью геотекстильных контейнеров.

В первом случае, смесь буровых отходов под давлением от 2 до 3 кгс/см2 с помощью насосов типа ГШН-150/30М1 (6Ш8-2) подается в циркуляционную систему, состоящей из двух конусов гидроциклонов и спаренного вибросита. Одновременно с закачкой смеси отходов осуществляется дозированная подача флокулянта из расходного бака, куда он предварительно закачивается из блока приготовления флокулянта. Прошедшая через гидроциклон и кассеты вибросита, максимально обезвоженная твердая фаза собирается контейнер, который затем транспортируется до места дальнейшей утилизации. Отходящая жидкая фаза собирается в оперативном резервуаре емкостью 5 м3 для последующей откачки в амбар технической воды или на участок утилизации бурового шлама, где она будет вовлечена в процесс производства (см.ниже). Общий вид циркуляционного оборудования дан на рисунке 2.2.1.

Рисунок 2.2.1 - Общий вид циркуляционного оборудования

Во втором случае, обезвоживание достигается путем использования технологии, позволяющей с высокой эффективностью отделять воду от отходов, попутно очищая ее. Геотекстильные контейнеры производят из высокопрочных фильтрующих тканых полотен, которые удерживают твердые частицы на поверхности мембран. Принцип действия данных контейнеров показан на рисунке 2.2.2:

Рисунок 2.2.2 - Принцип действия геотекстильных контейнеров

На первом этапе идет заполнение резервуара буровыми отходами. Заполнение осуществляется при помощи горизонтальных или погружных вертикальных шламовых насосов (типа ГШН-150/30М1 (6Ш8-2) или ВШН-150/30), которые создают необходимое давление для эффективной фильтрации через поры геотекстиля. На втором этапе, вода, проходя через волокна контейнера, обеспечивает обезвоживание в требуемой мере, вследствие чего происходит уменьшение объема удерживаемого материала. Уменьшение объема позволяет повторно наполнять геотекстильные контейнеры до тех пор, пока контейнер не достигнет проектной высоты. Благодаря эффективной очистке на волокнах мембран, вода, вытекающая из контейнера, может использоваться в технических нуждах. Для повышения эффективности очистки от химреагентов, используются флоккулянты или коагулянты (типа Praestol2530 или полиакриламидом марки Dk-Drill А-15), увеличивающие осадкообразование в контейнере.

Для сбора фильтрующейся жидкой фазы устраивают дренажную систему, для чего под контейнеры размещают деревянные или пластиковые паллеты, которые укладываются на предварительно подготовленную площадку, спланированную под углом в 5º, укрытую гидроизоляционным материалом и огороженную обваловкой высотой 2/3 от максимальной расчетной высоты контейнера. В конце хода дренажной жидкости, в землю врывается емкость объемом 5 м3 для первичного сбора и последующей откачки дренажа в резервуар для технической воды или пожарной готовности. Также, возможно использование полученной жидкой фазы в дальнейшем процессе изготовления мелкоразмерных строительных изделий (сплиттерных блоков, тротуарной и бордюрной плитки и пр.) при приготовлении раствора, для смачивания земляного основания, предусмотренного технологической картой строительства автодорог, а также для пылеподавления на грунтовых дорогах, подъездных путях и карьеров ОПИ.

По завершению процесса консолидации твердой фазы заполненный контейнер вскрывается фронтальным погрузчиком или экскаватором и его содержимое готовится либо к транспортировке на полигон, либо к дальнейшей утилизации.

Нейтрализация бурового шлама и подготовка к его дальнейшей утилизации будет вестись путем его солидификации. Такая технология позволяет получить на основе бурового шлама достаточно прочный строительный материал. Образовавшаяся при отвердении прочная консервирующая матрица предотвращает растворение и миграцию токсичных веществ в объекты окружающей среды, дополнительно связывает их физически и химически, снижает поверхность контакта с окружающей средой. Нейтрализация шлама проводится путем смешения в определенных пропорциях с сорбентом и вяжущим агентом - цементом или портландцементом. Для ускорения сроков вводятся полиэлектролиты (поваренная соль, хлористый кальций, кальцинированная сода) в требуемом объеме. В результате такой обработки присутствующие в шламе органические вещества связываются введенными сорбентами. Цемент при смешении со шламом в присутствии воды поддерживают в системе высокое значение рН (до 12). При этом катионы тяжелых металлов, содержащиеся в шламе, переходят в состав труднорастворимых гидроксидов. Последующее отверждение обезвреженных отходов, протекающее в результате процессов гидратации введенного в систему цемента, приводит к еще более прочному связыванию нейтрализованных токсичных соединений и предотвращению последующего их растворения при воздействии окружающей среды.