Выбор метода утилизации отхода на основе расчета класса опасности
2.2 Выбор технологии
отход нефтегазовый опасность утилизация
Учитывая состав отхода, класс опасности, характер его получения, был выбран метод утилизации отхода - патент RU 2242493 " Способ утилизации отходов бурения ".
Изобретение относится к способам переработки и утилизации нефтяных отходов бурения и может найти применение в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно при строительстве дорог и обустройстве кустовых площадок. В основу предлагаемого изобретения положена задача создания способа утилизации отходов бурения, при котором обеспечивалось бы получение керамического заполнителя с высокой морозостойкостью, прочностью и водопоглощением, используемого при дорожном строительстве.
Технический результат достигается тем, что в известном способе утилизации отходов бурения, включающем перемешивание отходов бурения с суглинком и термическую обработку полученной сырьевой смеси, в качестве отходов бурения используют твердую фазу от разделения на жидкую и твердую фазы бурового шлама и отработанного бурового раствора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная твердая фаза 30-40
Суглинок 40-70
термическую обработку осуществляют во вращающейся барабанной печи при температуре не более 1100°С, а перед указанной термообработкой осуществляют грануляцию сырьевой смеси.
При этом жидкую фазу используют повторно (многократно) для приготовления бурового раствора, т. е. возвращают в циркуляционную систему буровой установки.
Для термообработки смеси суглинка и отходов бурения используют попутный нефтяной газ. При термообработке происходит вспучивание гранул с последующим отверждением.
На выходе вращающейся печи из пылегазовой смеси выделяют пыль, которую дополнительно вводят в сырьевую смесь в количестве не более 5% от массы сырьевой смеси. Это позволяет уменьшить содержание влаги в приготовленной сырьевой смеси, обеспечить предварительный подогрев и увеличить выпуск керамического заполнителя.
Содержание воды в подготовленной сырьевой смеси не должно превышать 30%, что обеспечивает сохранность гранул и уменьшает энергозатраты.
Увеличение содержания твердой фазы в смеси более 60% приводит к уменьшению спучивания гранул при термической обработке, т.к. увеличивается содержание трудноплавких компонентов (кварц и полевой шпат), а уменьшение содержания твердой фазы в смеси меньше 30% экономически нецелесообразно. При этом твердая фаза содержит до 35% жидкости.
Термическую обработку (или предварительная сушка) гранул осуществляют при температуре 350-400°С, а окончательную термообработку (обжиг) - при температуре 1000-1100°С. Время термической обработки определяют экспериментально, и оно определяется числом оборотов вращающейся барабанной печи.
В результате заявленного способа присутствующие в нефтяных отходах твердой фазы органические вещества связываются с суглинком. Последующая термическая обработка приводит к еще более прочному связыванию токсичных соединений и предотвращению последующего их растворения при воздействии окружающей среды.
Смешение в заявленных пропорциях твердой фазы с суглинком, выбранная последовательность и режимы утилизации обеспечивают получение продукта, соответствующего стандартам строительных материалов, который может быть использован при дорожном строительстве и обустройстве кустовых площадок. Требуемые характеристики керамического заполнителя обеспечиваются заявляемым содержанием компонентов, температурным режимом обработки и последовательностью проведения операций.
Для этого используют стандартное оборудование: вибросита, гидроциклоны, двухступенчатые циклоны, центрифугу, глиномешалку, гранулятор, вращающуюся барабанную печь, т.е. оборудование, выпускаемое промышленностью серийно для получения керамзита.
Схема реализации способа утилизации отходов бурения включает буровую установку 1, которая содержит циркуляционную систему 2 бурового раствора, соединенной через вибросито 3, центрифугу 4 с транспортером отходов 5 и контейнером 6. Установка термообработки 7 содержит смеситель 8, выход которого соединен через гранулятор 9 с вращающейся барабанной печью 10. Вращающаяся барабанная печь 10 содержит топку 11 с горелочными устройствами 12, выходы ее соединены с пылеуловителем 13 и через транспортер 14 с контейнером 15 для керамического заполнителя и вентилятор 16.
Схема работает следующим образом. В процессе бурения с выхода вибросито 3 и центрифуги 4 буровой шлам и отработанный буровой раствор при помощи транспортера 5 направляют в контейнер 6. После заполнения нескольких контейнеров их перевозят на установку по термообработке 7 отходов бурения. Сюда же доставляют и суглинок. Эти компоненты в требуемых пропорциях перемешивают в смесителе 8, после чего полученную сырьевую смесь подают на гранулятор 9, а затем из него - во вращающуюся барабанную печь 10. Одновременно с подачей гранул в печь на горелочные устройства 12 подают смесь нефтяного газа и воздуха, которую поджигают дистанционно. Горелочным устройством 12 обеспечивается требуемый температурный режим внутри печи: в зоне предварительной термообработки 350-400°С, а в зоне основной термообработки - 1000-1100°С. Время обжига определяют на основе практического опыта и регулируют числом оборотов вращающейся барабанной печи 10. Готовый продукт - керамический заполнитель поступает на металлический транспортер 14, где охлаждают воздухом при помощи вентилятора 16, а затем подают на контейнер 15. Так, на выходе вращающейся барабанной печи 10 пылегазовая смесь содержит пыль до 0,5% от массы смеси и ее выделяют с помощью двухступенчатого циклона-пылеуловителя 13. Пыль направляют на вход смесителя 8.
Таким образом, термообработка приготовленной в определенных пропорциях сырьевой смеси из суглинка и твердой фазы отходов бурения позволяет получить керамический заполнитель, который можно использовать при дорожном строительстве и обустройстве кустовых площадок. Кроме того, по сравнению с прототипом, в 2-3 раза уменьшаются удельные энергозатраты (за счет снижения температуры с 4000К (3727°С) до 1100°С) и увеличивается производительность установок утилизации отходов бурения. Это позволит использовать заявляемый способ при безамбарном способе бурения скважин.
Полученный керамический заполнитель соответствует требованиям, предъявляемым стандартами для строительных материалов и соответственно он может быть использован при дорожном строительстве и обустройстве кустовых площадок.