Очистка бурового раствора и утилизация бурового шлама

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-теоретические и нормативные основы управления качеством буровых растворов

1.1. Современное состояние проблемы загрязнения окружающей среды при бурении нефтегазовых скважин с использованием буровых растворов

1.2. Регламентация обращения с отходами недропользования в законодательстве Российской Федерации

1.3. Физико-химические критерии оценки качества очистки систем на водной и углеводородной основах

Глава 2. Анализ существующих технологий очистки и обращения с отходами при строительстве скважин

2.1. Оценка эффективности функционирования многоступенчатых систем механической очистки

2.2. Современна схема по очистке бурового раствора при бурении нефтегазовых скважин

2.3. Аппараты очистки бурового раствора при бурении нефтегазовых скважин

2.4. Методика расчета аппарата по очистки бурового раствора при бурении нефтегазовых скважин

2.5. Расчет аппарата по очистке бурового раствора при бурении нефтегазовых скважин

2.6. Проблемы накопления и классификации бурового шлама в российских нефтегазодобывающих в провинциях

Глава 3. Проектирование комплекса мероприятий по совершенствованию очистки и последующей утилизации шлама

3.1. Технико-технологическое обоснование модернизации узла регенерации бурового раствора

3.2. Современная схема по очистке и утилизации бурового шлама

3.3. Аппараты по очистке и утилизации бурового шлама

3.4. Методика расчета аппарата по очистке и утилизации бурового шлама

3.5. Расчет аппарата по очистке и утилизации бурового шлама, расчет показателей промышленной и экологической безопасности при реализации предлагаемых решений

3.6. Разработка алгоритма переработки шлама в полезные компоненты для дорожного строительства,

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Очистка бурового раствора и утилизация бурового шлама

Специальность: 21.02.02 Бурение нефтяных и газовых скважин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования обусловлена растущими требованиями к экологической безопасности при строительстве нефтегазовых скважин и необходимостью повышения эффективности использования буровых растворов в условиях освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородного сырья. Российская Федерация, являясь крупнейшим производителем нефти и газа, ежегодно генерирует миллионы тонн отходов бурения, представляющих серьезную угрозу для окружающей среды. По данным Роснедра, объем образования бурового шлама в России превышает 4,5 млн тонн в год, при этом лишь около 15% этих отходов подвергается эффективной переработке и утилизации [1, c. 24]. Проблема усугубляется тем, что традиционные методы обращения с буровым шламом, такие как захоронение в шламовых амбарах, не соответствуют современным экологическим стандартам и приводят к загрязнению почв, грунтовых вод и атмосферного воздуха токсичными компонентами буровых растворов.

В современных условиях бурения горизонтальных и наклонно-направленных скважин, применения технологий многостадийного гидроразрыва пласта существенно возрастает объем циркулирующего бурового раствора и, соответственно, количество образующегося шлама. При строительстве одной скважины глубиной 3000-4000 метров образуется от 800 до 1500 тонн выбуренной породы, смешанной с буровым раствором [3, c. 87]. Существующие системы очистки бурового раствора на буровых установках не всегда обеспечивают требуемую степень отделения твердой фазы, что приводит к ухудшению реологических и фильтрационных характеристик раствора, повышенному расходу химических реагентов и, в конечном итоге, к снижению технико-экономических показателей бурения. Совершенствование технологий очистки буровых растворов и разработка экологически безопасных методов утилизации бурового шлама являются приоритетными направлениями развития отечественной нефтегазовой отрасли.

Степень разработанности проблемы в российской научно-технической литературе характеризуется значительным количеством исследований, посвященных отдельным аспектам очистки буровых растворов и обращения с буровым шламом. Вклад в развитие теории и практики применения буровых растворов внесли такие ученые, как Рябченко В.И., Булатов А.И., Леонов Е.Г., Шарипов А.У., чьи работы заложили основы современных представлений о механизмах очистки промывочных жидкостей. Вопросы экологической безопасности при бурении скважин и утилизации отходов недропользования рассматривались в трудах Гусевой А.Н., Каменщикова Ф.А., Мавлютова М.Р. Однако большинство существующих исследований сфокусировано либо на технологических аспектах очистки, либо на экологических проблемах утилизации, в то время как комплексный подход, объединяющий эффективную многоступенчатую очистку с последующей переработкой шлама в полезные продукты, остается недостаточно разработанным.

Цель выпускной квалификационной работы – разработка комплекса технологических решений по совершенствованию очистки бурового раствора и экологически безопасной утилизации бурового шлама при строительстве нефтегазовых скважин.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать современное состояние проблемы загрязнения окружающей среды при бурении нефтегазовых скважин и выявить основные источники негативного воздействия буровых растворов и шлама на компоненты природной среды;
• изучить нормативно-правовую базу, регламентирующую обращение с отходами бурения в Российской Федерации, и определить требования к системам очистки и методам утилизации;
• провести оценку эффективности функционирования существующих многоступенчатых систем механической очистки буровых растворов на действующих буровых установках;
• выполнить технологический расчет аппаратов очистки бурового раствора с обоснованием оптимальных параметров их работы;
• разработать технико-технологические решения по модернизации узла регенерации бурового раствора и системы переработки бурового шлама;
• обосновать алгоритм переработки бурового шлама в полезные компоненты для использования в дорожном строительстве с расчетом показателей промышленной и экологической безопасности.

Объектом исследования являются технологические процессы очистки буровых растворов на водной и углеводородной основах и образующийся при этом буровой шлам на примере строительства скважин Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

Предметом исследования выступают технологические параметры работы оборудования для очистки буровых растворов, физико-химические свойства бурового шлама и методы его переработки в продукты вторичного использования.

Методологическая база исследования включает теоретические основы гидродинамики многофазных систем, механики грунтов, физической и коллоидной химии дисперсных систем. В работе применены методы технологических расчетов параметров вибрационного и гидроциклонного оборудования, математического моделирования процессов сепарации твердой фазы, лабораторных исследований реологических и фильтрационных свойств буровых растворов. Нормативную основу составляют федеральные законы «О недрах», «Об охране окружающей среды», «Об отходах производства и потребления», правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ФНП), государственные стандарты на буровые растворы и шламы, санитарные правила и нормы, региональные нормативы допустимого воздействия на окружающую среду.

Научная новизна работы заключается в разработке усовершенствованной схемы многоступенчатой очистки бурового раствора, обеспечивающей повышение степени извлечения твердой фазы до 92-95% за счет оптимизации режимов работы вибросит, гидроциклонов и центрифуг, а также в обосновании технологии переработки обезвоженного бурового шлама в компоненты дорожно-строительных материалов, соответствующих требованиям ГОСТ и экологическим нормативам.

Теоретическая значимость исслед

…