Как эффективно бороться с отходами бурения?

Буровые отходы (включая отработанный буровой раствор, буровой шлам и обратную жидкость) имеют сложный состав, высокую концентрацию солей, сильно загрязняют окружающую среду и трудно разлагаются. Неправильное обращение с ними может не только привести к загрязнению почвы и воды, но и привести к экологическим штрафам для компаний.

Эффективная переработка отходов должна быть ориентирована на основные цели: «сокращение, безвредность и эффективное использование ресурсов». Интеграция условий бурения, типов отходов и экологических стандартов позволяет разработать комплексное, интегрированное решение, сочетающее «классифицированную переработку + адаптацию процесса + интеллектуальное управление и контроль». Следующие четыре основных подхода позволяют добиться эффективной переработки:

1. Сокращение источников: снижение нагрузки на переработку путем контроля за их образованием.

Первым шагом к эффективной переработке является сокращение образования отходов. Оптимизация процессов и параметров бурения позволяет снизить последующую нагрузку на утилизацию в месте их возникновения. Ключевые меры включают:

Оптимизация циркуляции бурового раствора: Оснащен эффективной системой контроля твердой фазы (вибросито + пескоотделитель + центрифуга) для точного удаления шлама из бурового раствора, что увеличивает коэффициент его повторного использования до более чем 85%. Внедрение пятиступенчатой системы контроля твердой фазы на месторождении сланцевого газа позволило сократить потребность в пополнении бурового раствора на 40% на скважину и уменьшить объемы образования отработанного бурового раствора с 500 м³ до 220 м³.

Совершенствование процесса гидроразрыва пласта: Использование «жидкости гидроразрыва на основе понизителя давления». Заменяя традиционную жидкость гидроразрыва на основе гуаровой камеди, она уменьшает количество остатков высокомолекулярных полимеров, снижая содержание загрязняющих веществ в жидкости обратного притока на 30–50%, что значительно упрощает последующую обработку.

Оптимизация планировки буровой площадки: Резервуары для циркуляции бурового раствора и зоны хранения отходов централизованно размещены на непроницаемой подушке для предотвращения утечек и распространения. Кроме того, модель бурения «кустовых скважин» снижает образование отходов на скважину. Разработка кустовых скважин на одном месторождении позволила сократить общее образование отходов на 25% по сравнению с бурением отдельных скважин.

II. Классифицированная обработка: адаптация целевых процессов к типу отходов

Состав буровых отходов сильно различается (например, отработанный буровой раствор с высоким содержанием глины, буровой шлам с высоким содержанием твердых частиц и промывочная жидкость с высоким содержанием соли). Поэтому для выбора подходящих процессов требуется «классифицированный подход», чтобы избежать универсального подхода, приводящего к некачественной обработке.

1. Обработка бурового раствора: разделение твердой и жидкой фаз + отверждение и стабилизация

Основной процесс: Используя комбинацию «шнековый фильтр-пресс/пластинчатый и рамный фильтр-пресс + химическое отверждение», влажность бурового раствора сначала снижается с 90% до менее 40% с помощью фильтр-прессного оборудования. Отделенная прозрачная жидкость проходит глубокую фильтрацию (ультрафильтрация + обратный осмос) для повторного использования или сброса в соответствии со стандартами. В сухой шламовой осадок добавляют цемент, известь и другие отвердители для снижения концентрации выщелачиваемых тяжелых металлов до уровня ниже 0,1 мг/л, что соответствует «Стандартам контроля загрязнения опасных отходов на полигонах захоронения».

Сценарии: Для наземных буровых площадок предпочтительным является система фильтр-пресса на салазках (ежедневная очистка). Для морского бурения используется коррозионно-стойкое оборудование, устанавливаемое на транспортном средстве. После применения этого процесса на морском нефтяном месторождении степень безвредной очистки отработанного шлама достигла 100%.

2. Обработка бурового шлама: сортировка и очистка + утилизация ресурсов

Основной процесс: Крупный буровой шлам (размер частиц ≥74 мкм) отделяется виброситом и может быть непосредственно использован для дорожного покрытия на буровой площадке. Мелкий буровой шлам (размер частиц<74 мкм) проходит горячую промывку и обезжиривание, а затем сушку для снижения содержания нефтепродуктов до менее 3%. После этого он может быть использован в качестве строительного заполнителя или материала для производства кирпича. На нефтяном месторождении Чанцин переработанный буровой шлам используется для производства необожженного кирпича, что обеспечивает ежегодное использование ресурсов более 12 000 тонн и сокращение объема свалок на 80%.

Ключевая технология: Для нефтесодержащего бурового шлама используется процесс «экстракция растворителем + биодеградация», что позволяет достичь степени удаления нефтепродуктов более 95%, что соответствует стандартам безопасности для улучшения почв сельскохозяйственных угодий.

3. Очистка промывочной жидкости гидроразрыва пласта: глубокое опреснение + рециркуляция

Основной процесс: Высокоминерализованная промывочная жидкость (TDS > 100 000 мг/л) обрабатывается с помощью процесса «предварительная обработка (окисление + флокуляция) + концентрирование мембраной STRO + испарение и кристаллизация MVR». Предварительная очистка удаляет взвешенные частицы и органические вещества, мембранное концентрирование увеличивает извлечение пресной воды до 75%, а испарение и кристаллизация позволяют получить смесь солей промышленного качества. Качественная пресная вода может быть повторно использована непосредственно для приготовления жидкости гидроразрыва пласта. Коэффициент повторного использования жидкости обратного потока на одном месторождении сланцевого газа достиг 90%, что позволяет сэкономить более 3000 м³ свежей воды на скважину.

Технический прорыв: использование специальной противообрастающей мембраны продлевает срок службы мембранного модуля с одного года до