RU2608230C1 - Method for processing drilling wastes - Google Patents
Method for processing drilling wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608230C1 RU2608230C1 RU2015136549A RU2015136549A RU2608230C1 RU 2608230 C1 RU2608230 C1 RU 2608230C1 RU 2015136549 A RU2015136549 A RU 2015136549A RU 2015136549 A RU2015136549 A RU 2015136549A RU 2608230 C1 RU2608230 C1 RU 2608230C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- drilling
- weight
- sorbent
- amount
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 56
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 13
- 239000002969 artificial stone Substances 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000010819 recyclable waste Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002569 water oil cream Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к безамбарной технологии утилизации отходов бурения и может быть использовано в переработке отходов бурения нефтегазовых скважин, полученных при бурении с горизонтов, не содержащих нефть, с получением экологически чистого искусственного камня, который может быть использован в процессе эксплуатации нефтяного месторождения.The invention relates to a pitless drilling waste disposal technology and can be used in the processing of drilling waste oil and gas wells obtained by drilling from horizons that do not contain oil, to obtain environmentally friendly artificial stone, which can be used in the process of operating an oil field.
При бурении нефтяных скважин, образуются отходы, содержащие буровой шлам, отработанный буровой раствор, буровые сточные воды, которые сбрасываются в специальные шламовые амбары. В процессе эксплуатации скважин амбары с отходами бурения заполняются отработанными буровыми и тампонажными растворами, буровыми сточными водами и шламом, пластовыми водами, продуктами испытания скважин, материалами для приготовления и химической обработки буровых и тампонажных растворов, ГСМ, хозяйственно-бытовыми сточными водами и твердыми бытовыми отходами, ливневыми сточными водами. Так образуются производственно-технологические отходы бурения. Амбары с производственно-технологическими отходами бурения занимают большие площади, а их содержимое является постоянным источником загрязнения окружающей среды. По мере заполнения амбаров в них добавляют природный песок и цемент, смесь перемешивают и выгружают на специальную площадку для последующего отвердевания, хранения и/или утилизации. Состав производственно-технологических отходов бурения не позволяет получать из них полезные продукты, поэтому разрабатываются так называемые безамбарные способы, предназначенные для переработки отходов собственно бурения, содержащих буровой шлам, отработанный буровой раствор, буровые сточные воды.When drilling oil wells, waste is generated containing drill cuttings, spent drilling mud, drilling waste water that is discharged into special slurry pits. During the operation of wells, barns with drilling waste are filled with spent drilling and cement slurries, drilling wastewater and sludge, produced water, well test products, materials for the preparation and chemical treatment of drilling and cement slurries, fuels and lubricants, domestic wastewater and solid household waste , storm sewage. Thus, production and technological waste of drilling is formed. Barns with production and technological waste of drilling occupy large areas, and their contents are a constant source of environmental pollution. As the barns fill up, natural sand and cement are added to them, the mixture is mixed and unloaded to a special site for subsequent hardening, storage and / or disposal. The composition of the production and technological drilling waste does not allow us to obtain useful products from them, so the so-called pitless methods are developed for processing waste from drilling proper, containing drill cuttings, waste drilling mud, drilling wastewater.
Известные способы переработки отходов бурения условно подразделяются на термические, химические, биологические, физические и физико-химические. Применяются также комбинации из этих методов. Например, известен термический способ обезвреживания бурового шлама с получением из него строительного материала в виде гравия, щебня, керамзита, песка (RU 2389564, публ. 20.05.2010 г.) [1].Known methods for processing drilling waste are conventionally divided into thermal, chemical, biological, physical and physico-chemical. Combinations of these methods are also used. For example, there is a known thermal method for neutralizing drill cuttings with obtaining building material from it in the form of gravel, crushed stone, expanded clay, sand (RU 2389564, publ. 05.20.2010) [1].
Буровой шлам из амбара подают в сушильный барабан, где подсушивают до формовочной влажности 28-32%, при этом удаляют избыточную влагу и обезвреживают от патогенных микроорганизмов и микроспор. Полученную массу формуют, для чего направляют на дырчатые вальцы или шнековый пресс, где из нее прессуют с хорошим уплотнением сырцовые гранулы размером 12-14 мм однородного гранулометрического состава. Гранулы этого полупродукта подают в короткий барабан обкатки и подсушки, где отходящими газами из печи обжига подсушивают до остаточной влажности 10-15%. В результате прочность гранул возрастает до 1,1 МПа, влажность снижается до 12%. С помощью элеватора упрочненные полуфабрикат-гранулы направляют во вращающуюся печь, где проводят их высокотемпературную термообработку в режиме скоростного обжига при температуре 950-1200°С.Drilling cuttings from the barn are fed into a drying drum, where they are dried to a molding moisture content of 28-32%, while excess moisture is removed and neutralized from pathogenic microorganisms and microspores. The resulting mass is molded, for which it is sent to hole rollers or a screw press, where raw granules with a size of 12-14 mm of uniform granulometric composition are pressed from it with good compaction. The granules of this intermediate are fed into a short break-in and drying drum, where the exhaust gases from the kiln are dried to a residual moisture content of 10-15%. As a result, the strength of the granules increases to 1.1 MPa, the humidity decreases to 12%. Using the elevator, hardened semi-finished granules are sent to a rotary kiln, where they are subjected to high-temperature heat treatment in the high-speed firing mode at a temperature of 950-1200 ° С.
Данным способом можно утилизировать буровые шламы непосредственно на площадке буровой установки, однако применение высокотемпературной термообработки в режиме скоростного обжига при температуре 950-1200°С потребует больших энергетических затрат, а необходимость в оборудовании для такой термообработки не позволит создать мобильную, перемещаемую от скважины к скважине установку для реализации этого способа. Что касается формообразования конечного продукта и его прочностных характеристик, то данный способ проиллюстрирован примером получения гравия плотностью 900-1200 г/см3, фракции 5-10 и 10-20 мм (преимущественно) и песка фракцией менее 5 мм; прочностью 4,5-5,0 МПа. Таким образом, данным способом получают рыхлый, сыпучий, непрочный материал.Using this method, drill cuttings can be disposed of directly at the site of the drilling rig, however, the use of high-temperature heat treatment in the high-speed firing mode at a temperature of 950-1200 ° C will require high energy costs, and the need for equipment for such heat treatment will not allow the creation of a mobile unit moving from well to well to implement this method. As for the shaping of the final product and its strength characteristics, this method is illustrated by the example of obtaining gravel with a density of 900-1200 g / cm 3 , fractions of 5-10 and 10-20 mm (mainly) and sand with a fraction of less than 5 mm; strength of 4.5-5.0 MPa. Thus, in this way receive friable, loose, fragile material.
Известен химико-термический способ утилизации отходов (RU 2425815, публ. 10.08.2011 г.) [2]. Согласно этому способу буровой шлам, отработанный технологический раствор и сточные буровые воды смешивают с минеральными добавками - суглинком и/или песком или песчано-глинистой фракцией до получения однородной массы. Эту массу наносят на стенки газофакельной установки и подвергают термическому обжигу, то есть спекают посредством сжигания газа. В результате спекания происходит формирование прочностной структуры с получением готового инертного и прочного строительного материала в виде керамики, которая представляет собой обожженную спекшуюся однородную массу. Формообразования данный способ не содержит, полученную в газофакельной установке керамику скалывают с ее стенок, сколотые куски вывозят к местам сооружения кустовых площадок скважин и строительства внутрипромысловых дорог. Способ характеризуется большими затратами энергии на сжигание газа и выбросами в атмосферу продуктов его сгорания, также как и вышеописанный термический способ требует оборудования для термообработки, затрудняющего создать передвижную, т.е. перемещаемую от скважины к скважине установку для реализации этого способа. Кроме того, данным способом получают материал неопределенной формы в виде кусков, что повышает его пустотность и снижает прочность.Known chemical-thermal method of waste disposal (RU 2425815, publ. 08/10/2011) [2]. According to this method, drill cuttings, spent technological solution and wastewater are mixed with mineral additives - loam and / or sand or sand-clay fraction until a homogeneous mass is obtained. This mass is applied to the walls of a gas torch installation and subjected to thermal firing, that is, it is sintered by burning gas. As a result of sintering, a strength structure is formed to produce a finished inert and durable building material in the form of ceramics, which is a calcined sintered homogeneous mass. This method does not contain any shaping, the ceramics obtained in a gas-flare installation are chipped from its walls, chipped pieces are transported to the construction sites of well wells and construction of infield roads. The method is characterized by high energy consumption for gas combustion and emissions of its products into the atmosphere, as well as the above thermal method requires heat treatment equipment that makes it difficult to create a mobile one, i.e. a unit to be moved from well to well to implement this method. In addition, this method produces material of an indefinite shape in the form of pieces, which increases its voidness and reduces strength.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ обезвреживания отходов бурения (RU 2519861, публ. 20.06.2014) [3], который может быть реализован в передвижной установке. Согласно этому способу обезвреживают слабоминерализованные отходы бурения, в состав которых входит буровой шлам, отработанный буровой раствор, сточные воды и осадок буровых сточных вод. Из шламового амбара отходы загружают в двухвальный смеситель и в течение 2-3 минут подвергают механическому перемешиванию с консолидирующим составом в количестве 20% по массе, состоящим из вяжущего портландцемента марки 500 и сорбента - тонкодисперсной активной добавки - опоки с размером частиц 0,25-0,001 мм, взятых 40-60% к массе отходов бурения.Closest to the claimed method is a method of disposal of drilling waste (RU 2519861, publ. 06/20/2014) [3], which can be implemented in a mobile installation. According to this method, neutralized drilling waste is neutralized, which includes drill cuttings, waste drilling mud, wastewater and drill sewage sludge. From the sludge barn, the waste is loaded into a twin-shaft mixer and subjected to mechanical mixing for 2–3 minutes with a consolidating composition in an amount of 20% by weight, consisting of a cement binder Portland cement of grade 500 and a sorbent - a finely dispersed active additive - flask with a particle size of 0.25-0.001 mm, taken 40-60% by weight of drilling waste.
В количественном эквиваленте расход консолидирующего состава составляет примерно 200 кг (цемента - 80 кг, сорбента - 120 кг) на 1 т отходов бурения. При перемешивании сорбент очищает отходы бурения от химических токсикантов. Затем в смеситель добавляют раствор активатора твердения, в качестве которого используют стекло натриевое жидкое в количестве 10-20% от сухого отверждаемого материала (100-200 кг на 1 т отходов бурения) и тщательно перемешивают в течение 5-7 минут. В источнике [3] указано, что готовую отвержденную смесь выгружают для дальнейшего использования. Однако за такое время смесь не может затвердеть, поэтому можно предположить, что не затвердевшую смесь укладывают и возможно уплотняют уже в процессе применения, а благодаря наличию цемента и жидкого стекла она твердеет и набирает прочность, превращаясь в прочное основание. Предел прочности материала на сжатие при температуре 20±2°С и влажности 60% составляет не менее 4,0 МПа, в водонасыщенном состоянии - не менее 3,0 МПа. Таким образом, согласно способу, описанному в источнике [3], получают также сыпучий рыхлый материал.In quantitative terms, the consumption of consolidating composition is approximately 200 kg (cement - 80 kg, sorbent - 120 kg) per 1 ton of drilling waste. With stirring, the sorbent cleans the drilling waste from chemical toxicants. Then, a hardening activator solution is added to the mixer, using sodium liquid glass in an amount of 10-20% of the dry curable material (100-200 kg per 1 ton of drilling waste) and mix thoroughly for 5-7 minutes. The source [3] indicates that the finished cured mixture is discharged for further use. However, during such a time, the mixture cannot harden, therefore it can be assumed that the uncured mixture is laid and possibly compacted already in the process of application, and thanks to the presence of cement and water glass it hardens and gains strength, turning into a solid base. The compressive strength of the material at a temperature of 20 ± 2 ° C and a humidity of 60% is at least 4.0 MPa, in a water-saturated state - at least 3.0 MPa. Thus, according to the method described in the source [3], loose bulk material is also obtained.
Задача настоящего изобретения заключается в создании способа переработки шламовых отходов в готовый прочный сыпучий формованный строительный материал, при этом способ может быть реализован в передвижной установке.The objective of the present invention is to provide a method for processing sludge waste into a ready-made durable loose molded building material, the method can be implemented in a mobile installation.
Для решения этой задачи предложен способ, включающий введение в отходы цемента и сорбента, отверждение полупродукта с получением готового строительного материала, при этом отходы смешивают с 10-20% природного песка и 0,6-1,0% сорбента «Унисорб-Био» от массы перерабатываемых отходов, полученную смесь обезвоживают фильтрацией до влажности не более 30%, добавляют портландцемент тампонажный ПЦТ 1-50 в количестве 20-30% от массы обезвоженной смеси, а также ускоритель твердения в количестве 0,8-1,0% от массы портландцемента, полученную массу брикетируют при давлении прессования от 30 до 50 МПа, полученные брикеты отверждают до требуемой прочности готового строительного материала.To solve this problem, a method is proposed that includes introducing cement and a sorbent into the waste, curing the intermediate product to obtain a finished building material, the waste being mixed with 10-20% of natural sand and 0.6-1.0% of the Unisorb-Bio sorbent from mass of recyclable waste, the resulting mixture is dehydrated by filtration to a moisture content of not more than 30%, Portland cement grouting PCT 1-50 is added in an amount of 20-30% by weight of the dehydrated mixture, as well as a hardening accelerator in an amount of 0.8-1.0% by weight of Portland cement , the resulting mass is briquetted pr a compaction pressure of from 30 to 50 MPa obtained briquettes are cured to the desired strength of the final building material.
В частном случае исполнения способа брикеты отверждают в закрытом от доступа осадков помещении в течение 12 часов.In the particular case of execution of the method, the briquettes are cured in a room closed from access to precipitation within 12 hours.
Сущность заявленного способа заключается в следующем. Отходы бурения характеризуются высокой влажностью. Минеральный состав этих отходов крайне неблагоприятный для физического обезвоживания, так как около 60% твердой фазы шлама представлено глинистыми минералами, которые в большинстве своем гигроскопичны и способны не только удерживать большое количество влаги, но и активно ее поглощать. Для обезвоживания отходов в заявленном способе используют фильтрацию, которая, в отличие от других способов обезвоживания, таких, например, как центрифугирование, флотация, термическая обработка и др. технологически легко осуществима, в том числе на передвижных установках.The essence of the claimed method is as follows. Drilling waste is characterized by high humidity. The mineral composition of these wastes is extremely unfavorable for physical dehydration, since about 60% of the solid phase of the sludge is represented by clay minerals, which are mostly hygroscopic and capable of not only retaining a large amount of moisture, but also actively absorb it. For dehydration of waste in the inventive method, filtering is used, which, unlike other methods of dehydration, such as, for example, centrifugation, flotation, heat treatment, etc., is technologically easy to carry out, including on mobile units.
Для улучшения фильтруемости отходы бурения смешивают с природным песком, количество которого составляет 10-20% от массы перерабатываемых шламовых отходов и сорбентом «Унисорб-Био» в количестве 0,6-1,0% от массы этих отходов. Введение песка менее 10% ухудшает фильтруемость отходов бурения, а при количестве песка более 20% их обезвоживание не улучшается. Сорбент «Унисорб-Био», известный в качестве средства для сбора нефти с поверхности, в количестве 0,6-1,0% от массы перерабатываемых отходов снижает вымываемость водорастворимых соединений из получаемого искусственного строительного камня, одновременно предотвращая выделение из искусственного камня веществ (токсикантов), вредных для окружающей природы. Введение сорбента в количестве менее 0,6% от массы отходов не обеспечивает полного связывания токсикантов искусственным камнем, а при количестве сорбента более 1,0% от массы отходов наблюдается его перерасход, снижение прочности искусственного камня и удорожание стоимости переработки отходов бурения. Обезвоживание смеси отходов бурения с песком и сорбентом до влажности не более 30% обусловлено тем, что при последующем брикетировании ее с добавкой портландцемента и ускорителя твердения наблюдается значительное водоотделение, которое способствует замазыванию формующих ячеек брикетировочного пресса и снижению его производительности.To improve filterability, drilling waste is mixed with natural sand, the amount of which is 10-20% by weight of the processed sludge waste and the Unisorb-Bio sorbent in an amount of 0.6-1.0% of the weight of this waste. The introduction of sand of less than 10% affects the filterability of drilling waste, and when the amount of sand is more than 20%, their dehydration does not improve. The sorbent "Unisorb-Bio", known as a tool for collecting oil from the surface, in the amount of 0.6-1.0% by weight of the processed waste reduces the leachability of water-soluble compounds from the resulting artificial building stone, while preventing the release of substances (toxicants from artificial stone) ) harmful to the environment. The introduction of a sorbent in an amount of less than 0.6% by weight of the waste does not provide complete binding of toxicants with artificial stone, and when the amount of the sorbent is more than 1.0% of the weight of the waste, it is overused, the strength of the artificial stone is reduced, and the cost of processing drilling waste is increased. The dehydration of the mixture of drilling waste with sand and sorbent to a moisture content of not more than 30% is due to the fact that during subsequent briquetting with the addition of Portland cement and a hardening accelerator, significant water separation is observed, which contributes to the lubrication of the forming cells of the briquetting press and a decrease in its productivity.
Добавка к обезвоженной смеси отходов бурения с песком и сорбентом портландцемента тампонажного ПЦТ 1-50 в количестве от 20 до 30% от массы обезвоженной смеси, а также ускорителя твердения в количестве 0,8-1,0% от массы портландцемента, позволяет получить сыпучий материал, пригодный для брикетирования. Использование указанного портландцемента в количестве менее 20% от массы обезвоженной смеси приведет к заметному снижению прочности искусственного камня, а в количестве, большем 30%, - к перерасходу вяжущего и увеличению стоимости переработки отходов бурения. Введение в обезвоженную смесь ускорителя твердения в количестве менее 0,8% от массы портландцемента не обеспечивает существенного прироста прочности на сжатие искусственного камня в ранние сроки твердения, а при количестве более 1% эффективность воздействия добавки ускорителя твердения снижается, т.е. прирост прочности искусственного камня замедляется.The addition to the dehydrated mixture of drilling waste with sand and sorbent of Portland cement grouting PCT 1-50 in an amount of 20 to 30% by weight of the dehydrated mixture, as well as a hardening accelerator in an amount of 0.8-1.0% by weight of Portland cement, allows to obtain bulk material suitable for briquetting. The use of the specified Portland cement in an amount of less than 20% by weight of the dehydrated mixture will lead to a noticeable decrease in the strength of artificial stone, and in an amount greater than 30%, to an overrun of the binder and an increase in the cost of processing drilling waste. The introduction of a hardening accelerator into the dehydrated mixture in an amount of less than 0.8% by weight of Portland cement does not provide a significant increase in the compressive strength of artificial stone in the early stages of hardening, and when the amount is more than 1%, the effectiveness of the addition of the hardening accelerator decreases, i.e. Strength gain of artificial stone slows down.
Давление прессования от 30 до 50 МПа, которое используют при брикетировании смеси на основе отходов бурения, обусловлено тем, что при давлении менее 30 МПа полученные брикеты характеризуются низкой прочностью, а при давлении более 50 МПа прочность полученных брикетов существенно не повышается. Кроме того, при высоком давлении прессования наблюдается водоотделение из смеси, что ухудшает процесс брикетирования. Полученные из пресса брикеты представляют собой полупродукт, который во влажных условиях может рассыпаться. Поэтому брикеты отверждают до требуемой прочности готового строительного материала. В частном случае исполнения способа брикеты отверждают в закрытом от доступа осадков помещении в течение 12 часов и получают искусственный строительный камень, структура которого пригодна для транспортировки и хранения. Через месяц прочность брикетов может составлять более 5,0 МПа. Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в получении из отходов бурения готового прочного сыпучего формованного строительного материала.The pressing pressure from 30 to 50 MPa, which is used when briquetting a mixture based on drilling waste, is due to the fact that at a pressure of less than 30 MPa, the resulting briquettes are characterized by low strength, and at a pressure of more than 50 MPa, the strength of the obtained briquettes does not significantly increase. In addition, at high pressing pressure, water separation from the mixture is observed, which worsens the briquetting process. Briquettes obtained from the press are a semi-product that can crumble under wet conditions. Therefore, the briquettes are cured to the required strength of the finished building material. In the particular case of the method execution, the briquettes are cured in a room closed from access to precipitation for 12 hours and an artificial building stone is obtained whose structure is suitable for transportation and storage. After a month, the strength of the briquettes can be more than 5.0 MPa. Thus, a new technical result achieved by the claimed method is to obtain from the drilling waste a finished durable solid granular molded building material.
При экспериментальной проверке заявленного способа учитывали, что при бурении скважин образуются буровой шлам, отработанный буровой раствор, буровые сточные воды. При подготовке отходов бурения к утилизации производится их отстаивание в шламовом амбаре в течение 20-30 дней. За этот период происходят основные процессы седиментации и разделение объема отходов на жидкую (водную) фазу и гелеобразный осадок. При наличии на поверхности водной фазы нефтеводяной эмульсии ее удаляют с помощью нефтесборщиков. Учитывалось также, что переработка отходов будет осуществляться непосредственно в шламовых амбарах, расположенных на территории кустовых площадок, где проводятся мероприятия по предотвращению загрязнения отходов бурения нефтью и нефтепродуктами. Загрязнение отходов бурения нефтью в процессе строительства скважины сведено к минимуму. В процессе освоения скважины сброс скважинной жидкости в шламовые амбары и временные шламонакопители запрещается. В случае если нефть и нефтепродукты все-таки попали в шламовый амбар, из-за ее низкой плотности они скапливаются на поверхности буровых сточных вод в виде пленки. С целью ликвидации загрязнения на поверхности воды и нефтяной пленки распыляют сорбент «Унисорб-Био», который насыщается нефтью и удаляется с водной поверхности амбара. Вышеописанный процесс является подготовкой отходов к переработке в полезный продукт.During the experimental verification of the claimed method, it was taken into account that when drilling wells, drill cuttings, spent drilling mud, drilling waste water are formed. When preparing drilling wastes for disposal, they are settled in the sludge barn for 20-30 days. During this period, the main processes of sedimentation and separation of the waste volume into a liquid (water) phase and a gel-like precipitate take place. If there is an oil-water emulsion on the surface of the aqueous phase, it is removed using oil collectors. It was also taken into account that waste processing will be carried out directly in sludge pits located on the territory of cluster sites where measures are taken to prevent pollution of drilling waste by oil and oil products. Oil drilling waste contamination during well construction is minimized. In the process of well development, the discharge of well fluid into sludge pits and temporary sludge collectors is prohibited. In the event that oil and oil products still fall into the sludge barn, because of its low density, they accumulate on the surface of drilling wastewater in the form of a film. In order to eliminate pollution on the surface of the water and the oil film, the Unisorb-Bio sorbent is sprayed, which is saturated with oil and removed from the water surface of the barn. The above process is the preparation of waste for processing into a useful product.
Перерабатываемые заявленным способом отходы бурения представляют собой водную пульпу, твердая часть которой состоит из продуктов разрушения горных пород забоя и стенок скважины, продуктов истирания бурового снаряда и обсадных труб, глинистых минералов (при промывке глинистым раствором). Химико-минералогический состав твердой фазы отходов в рамках месторождения нефти имеет постоянную стабильность.Drilling waste processed by the claimed method is an aqueous pulp, the solid part of which consists of the products of the destruction of the rocks of the face and the walls of the well, the products of abrasion of the drill and casing, clay minerals (when washing with mud). The chemical and mineralogical composition of the solid phase of the waste within the framework of the oil field has constant stability.
Отходы бурения, отобранные из шламового амбара для переработки, представляют собой водную пульпу плотностью до 1,45 г/см3 и содержанием твердой фазы до 50%. Твердая фаза отходов бурения представлена в основном, до 80%, аргиллитом, алевролитом и песчаником. Кроме того, в состав отходов входят глины, кварцевый песок и другие вещества.Drilling waste, selected from the slurry barn for processing, is an aqueous pulp with a density of up to 1.45 g / cm 3 and a solids content of up to 50%. The solid phase of drilling waste is represented mainly by up to 80%, mudstone, siltstone and sandstone. In addition, the composition of the waste includes clay, quartz sand and other substances.
Гранулометрический состав твердой фазы отходов бурения представлен в основном частицами менее 80 мкм (более 70%) и максимальным размером зерен до 5 мм. Твердая фаза отходов бурения имеет потери массы при прокаливании 7,05%, а после прокаливания следующий химический состав, %: 61,17 SiO2, 18,76 Al2O3, 8,06 Fe2O3, 1,33 СаО, 2,12 MgO, 1,15 SO3, 2,70 K2O, 2,20 Na2O, т.е. она имеет алюмосиликатный состав. В качестве примесей в отходах присутствуют оксиды титана, марганца, фосфора, иода, селена, бария, висмута и др. Объем отходов, образующихся при бурении одной скважины, составляет порядка 300-350 м3.The granulometric composition of the solid phase of drilling waste is represented mainly by particles of less than 80 microns (more than 70%) and a maximum grain size of up to 5 mm. The solid phase of drilling waste has a mass loss during calcination of 7.05%, and after calcination the following chemical composition,%: 61.17 SiO 2 , 18.76 Al 2 O 3 , 8.06 Fe 2 O 3 , 1.33 CaO, 2.12 MgO, 1.15 SO 3 , 2.70 K 2 O, 2.20 Na 2 O, i.e. it has an aluminosilicate composition. Oxides of titanium, manganese, phosphorus, iodine, selenium, barium, bismuth, and others are present as impurities in the waste. The volume of waste generated during drilling of one well is about 300-350 m 3 .
Для получения из шламовых отходов искусственного строительного камня использовали следующие материалы и реагенты:The following materials and reagents were used to obtain artificial building stone from sludge waste:
- песок природный со свойствами, удовлетворяющими требованиям ГОСТ 8736-93;- natural sand with properties that meet the requirements of GOST 8736-93;
- сорбент «Унисор-Био» производства ООО «НПФ «Экосорб» по ТУ 2254-001-95690898-2010;- sorbent “Unisor-Bio” produced by LLC NPF Ekosorb according to TU 2254-001-95690898-2010;
- портландцемент тампонажный бездобавочный ПЦТ 1-50 по ГОСТ 1581-96.- Portland cement, cement-free cementless PCT 1-50 in accordance with GOST 1581-96.
В качестве ускорителя твердения использовали соду техническую кальцинированную марки Б (Na2CO3) по ГОСТ 5100-85. При использовании способа в зимнее время в качестве ускорителя твердения можно использовать известный для этих целей хлорид кальция, который является также противоморозной добавкой.As a hardening accelerator, technical grade soda ash grade B (Na 2 CO 3 ) was used according to GOST 5100-85. When using the method in winter time, calcium chloride known for these purposes, which is also an antifrosty additive, can be used as a hardening accelerator.
Пример осуществления заявленного способа. Отходы бурения из шламового амбара загружают в приемный бункер, из которого насосом подают в бак с мешалкой объемом. В этот бак через дозатор загружают 20% песка и 0,75% сорбента «Унисорб-Био» от массы отходов бурения и перемешивают до получения однородной смеси. Из бака смесь отходов бурения, песка и сорбента насосом подают на фильтр-пресс, где фильтруют, удаляя из смеси большую часть воды.An example implementation of the claimed method. Drilling waste from the sludge barn is loaded into a receiving hopper, from which it is pumped into a tank with a volume mixer. 20% sand and 0.75% Unisorb-Bio sorbent from the mass of drilling waste are loaded into this tank through a batcher and mixed until a homogeneous mixture is obtained. From the tank, the mixture of drilling waste, sand and sorbent is pumped to the filter press, where it is filtered, removing most of the water from the mixture.
В результате обработки давлением на фильтр-прессе твердая фаза шлама задерживается на внутренней поверхности перегородки камеры фильтра, образуя слой осадка. Оставшаяся свободная жидкость отсасывается и отводится из фильтра. Продолжительность цикла обезвоживания смеси отходов бурения с природным песком и сорбентом составляет 30 минут. Частично обезвоженный кек с влажностью 25%> загружают в смеситель, в который подают 25% портландцемента ПЦТ 1-50 от массы обезвоженного кека и 1% кальцинированной соды от массы портланцемента, где они перемешиваются в течение не менее 10 минут с получением однородной полусухой массы. Полученную смесь дозированно подают на пресс брикетировочный валковый, где под давлением прессования 40 МПа формируют брикеты будущего искусственного камня размером 41,5×34,5×20 мм. Спрессованные брикеты транспортируют на крытую специальную площадку для предварительного твердения в течение не менее 12 часов. Площадка имеет навес для предотвращения попадания дождевых осадков на искусственный камень. Затвердевшие брикеты транспортируют на открытый склад для хранения, где они приобретают требуемую прочность.As a result of pressure treatment on the filter press, the solid phase of the sludge is retained on the inner surface of the septum of the filter chamber, forming a sediment layer. The remaining free liquid is sucked off and drained from the filter. The duration of the dehydration cycle of a mixture of drilling waste with natural sand and sorbent is 30 minutes. Partially dehydrated cake with a moisture content of 25%> is loaded into a mixer into which 25% of Portland cement PCT 1–50 by weight of dehydrated cake and 1% soda ash from portlancement are fed, where they are mixed for at least 10 minutes to obtain a homogeneous, semi-dry mass. The resulting mixture is metered into a briquette briquette press, where briquettes of the future artificial stone 41.5 × 34.5 × 20 mm in size are formed under a pressing pressure of 40 MPa. Compressed briquettes are transported to a special indoor area for preliminary hardening for at least 12 hours. The platform has a canopy to prevent rainfall from getting on the artificial stone. Hardened briquettes are transported to an open warehouse for storage, where they acquire the required strength.
Искусственный камень, полученный из отходов бурения в виде пресс-щебня, имеет следующие характеристики:Artificial stone obtained from drilling waste in the form of crushed stone has the following characteristics:
- насыпная плотность - 950 кг/м3;- bulk density - 950 kg / m 3 ;
- гранулометрический состав: размер кусков 40-70 мм в количестве не менее 80%, остальное - пропрессованные частицы размером менее 40 мм;- particle size distribution: the size of the pieces is 40-70 mm in an amount of at least 80%, the rest is pressed particles with a size of less than 40 mm;
- предел прочности на сжатие искусственного камня в возрасте 28 суток водного хранения - не менее 5,0 МПа;- compressive strength of artificial stone at the age of 28 days of water storage - not less than 5.0 MPa;
- морозостойкость - не менее F10;- frost resistance - not less than F10;
- водопоглощение - не более 30% по массе.- water absorption - not more than 30% by weight.
Таким образом, заявленный способ позволяет получать из отходов бурения готовый прочный сыпучий строительный формованный материал.Thus, the claimed method allows to obtain from the waste drilling ready strong loose granular building molded material.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136549A RU2608230C1 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Method for processing drilling wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136549A RU2608230C1 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Method for processing drilling wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2608230C1 true RU2608230C1 (en) | 2017-01-17 |
Family
ID=58455973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015136549A RU2608230C1 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Method for processing drilling wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2608230C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117285277A (en) * | 2023-03-02 | 2023-12-26 | 河北源利友环保科技有限公司 | Method for directly making bricks from oil drilling mud |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992006802A1 (en) * | 1990-10-18 | 1992-04-30 | Mobil Oil Corporation | A method of disposing of drilling wastes |
| US6345672B1 (en) * | 1994-02-17 | 2002-02-12 | Gary Dietzen | Method and apparatus for handling and disposal of oil and gas well drill cuttings |
| RU2519861C2 (en) * | 2012-09-21 | 2014-06-20 | Лонест Холдинг Корп. | Drilling waste neutralisation method and plant for its implementation |
| RU2536944C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of household wastes thermal disposal |
-
2015
- 2015-08-27 RU RU2015136549A patent/RU2608230C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992006802A1 (en) * | 1990-10-18 | 1992-04-30 | Mobil Oil Corporation | A method of disposing of drilling wastes |
| US6345672B1 (en) * | 1994-02-17 | 2002-02-12 | Gary Dietzen | Method and apparatus for handling and disposal of oil and gas well drill cuttings |
| RU2519861C2 (en) * | 2012-09-21 | 2014-06-20 | Лонест Холдинг Корп. | Drilling waste neutralisation method and plant for its implementation |
| RU2536944C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of household wastes thermal disposal |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117285277A (en) * | 2023-03-02 | 2023-12-26 | 河北源利友环保科技有限公司 | Method for directly making bricks from oil drilling mud |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110171934B (en) | Collaborative regeneration treatment method for waste incineration fly ash and construction waste | |
| CN108298718B (en) | Comprehensive treatment method of cyanide-containing tailing slurry | |
| CN101805161B (en) | Unburned brick cement made from drilling solid waste | |
| CN103539426A (en) | Method of preparing ceramsite by utilizing municipal sewage plant sludge and waste glass | |
| JP6184149B2 (en) | Fired product | |
| CN103864404B (en) | A kind of haydite utilizing quartz sand mine tailing and mud to make and preparation method thereof | |
| Borowski et al. | Comparison of the processing conditions and the properties of granules made from fly ash of lignite and coal | |
| CN110041051A (en) | A kind of river bottom mud and construction slurry haydite and preparation method thereof | |
| CN1297508C (en) | Method for producing ecological architectural material using sludge and gangue | |
| CN107285702A (en) | A kind of filling slurry of colliery doping discarded concrete aggregate | |
| Ronoh et al. | Cement effects on the physical properties of expansive clay soil and the compressive strength of compressed interlocking clay blocks | |
| CN103011704A (en) | Method for preparing building brick from oil field oily sludge | |
| RU2242493C1 (en) | Method of utilizing drilling waste | |
| CN112321269A (en) | A carbon dioxide carbonized recycled permeable brick and its preparation process | |
| KR100450898B1 (en) | production of incinerated construction materials using wastewater sludge | |
| RU2608230C1 (en) | Method for processing drilling wastes | |
| CN103664136A (en) | Sintered brick material prepared by utilizing wet petroleum sludge as well as preparation method and application of sintered brick material | |
| AU2014200291B2 (en) | Process for the manufacture of phosphorus removal aggregate from fractionating sand mine waste products | |
| KR20110116468A (en) | Ceramic-Permeable-Bottom Bricks Using Waste Battery Grinding Powder and Manufacturing Method Thereof | |
| CN108545974A (en) | It is a kind of using sludge ash as the preparation method of the environmental protection brick of main material | |
| RU2425815C1 (en) | Well drilling waste utilisation method | |
| CN116003154B (en) | Integrated centralized treatment system and process for water-based waste and oil-based waste from oil drilling | |
| CN108101486B (en) | Baking-free waste slag brick and preparation method thereof | |
| US9434090B1 (en) | Process for the recovery and manufacture of valuable byproducts from fractionating sand mine waste products | |
| CN101891452A (en) | A method for producing bricks using oil sludge and coal gangue |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190828 |