Стремительное увеличение объемов добычи нефти в России, прогнозируемое ВТБ на уровне почти 6% к 2026 году (до 9,7 млн баррелей в сутки), неизбежно повлечет за собой рост объемов отходов. Российские нефтедобывающие предприятия уже ежегодно генерируют миллионы тонн шлама, свыше 70% которого складируются в специальных амбарах, оказывая негативное влияние на почву и грунтовые воды. Однако исследователи из Пермского Политеха и Тюменского индустриального университета представили инновационную технологию, позволяющую утилизировать эти отходы непосредственно на месте их образования. Разработка дает возможность производить грунт, пригодный для рекультивации нарушенных территорий, что открывает путь к повсеместному внедрению безамбарной технологии при бурении нефтяных скважин и существенному снижению нагрузки на окружающую среду.
Источник: freepik.com
На нефтедобывающих участках значительные площади традиционно выделяются под шламовые амбары, создаваемые в процессе строительства скважин. В этих хранилищах аккумулируются все виды буровых отходов: твердый шлам, отработанные растворы и загрязненные сточные воды. Основная масса таких отходов — это горная порода, выносимая на поверхность циркулирующей буровой жидкостью, свойства которой зависят от состава используемого раствора.
Хотя отвод земель под накопители является стандартным подходом, длительная эксплуатация шламовых амбаров представляет серьезную угрозу для экосистемы. Со временем атмосферные осадки вымывают из накопителей соли, нефтепродукты и тяжелые металлы, которые затем попадают в почву и грунтовые воды. В качестве примера, в Западной Сибири, обеспечивающей более 40% добычи российской нефти, ежегодно образуется свыше 100 тысяч тонн таких отходов. Заполнение амбаров требует их последующей ликвидации и проведения дорогостоящей рекультивации, которая зачастую сводится к простому захоронению отходов под слоем грунта, а не к полному восстановлению земель.
Существующие методы обращения с накопленными отходами бурения, такие как обезвреживание на специальных установках, требуют больших энергозатрат и сложной очистки выбросов. Химическая или биологическая обработка не всегда эффективна из-за сложности учета специфических свойств породы и используемых растворов. Попытки вторичного использования шлама в строительстве также оказываются нерентабельными из-за малого содержания самого шлама в смесях.
Разработанная учеными Пермского Политеха и Тюменского индустриального университета технология утилизации отходов с одновременным получением техногенных грунтов осуществляется непосредственно в процессе бурения. Этот подход дополняет уже существующие экологичные и экономически выгодные безамбарные технологии. В безамбарной системе отходы сразу поступают на грубую очистку, откуда шлам извлекается, а очищенный раствор возвращается в скважину. Однако даже после очистки шлам остается влажным и требует дальнейшей переработки.
Предлагаемый учеными метод заключается в утилизации бурового шлама в специальной емкости путем смешивания его с природными компонентами согласно разработанным рецептурам. Для получения грунта, пригодного для строительства дорог или площадок, требуется добавить 25% песка, 10% гипса или доломитовой муки и 10% природного сорбента (глауконита или диатомита). Если же цель – рекультивация земель, вместо песка используют 40% торфа, сохраняя долю остальных компонентов. Тщательное перемешивание преобразует отходы в готовый к применению техногенный грунт.
Утилизация одного кубометра бурового шлама позволяет получить 2,93 тонны грунта для строительных нужд или 3,23 тонны материала для рекультивации. Изначально буровой шлам относится к малоопасным отходам (VI класс), имеет щелочную среду и повышенное содержание солей, нефтепродуктов и тяжелых металлов. Введение рассчитанных норм природных компонентов изменяет его физико-химические свойства. Гипс снижает концентрацию солей, сорбенты уменьшают содержание нефтепродуктов и связывают тяжелые металлы. Добавление торфа создает основу для формирования активного микробного сообщества, обеспечивая всхожесть семян до 90-96% и образование устойчивого растительного покрова, что необходимо для восстановления экосистемы.
После завершения бурения демонтируются временные сооружения, и участок возвращается в исходное состояние, что исключает необходимость заимствования новых земель под шламовые амбары, минимизирует риски загрязнения и будущие затраты на ликвидацию хранилищ отходов. Расходы на такую утилизацию сопоставимы или ниже совокупных издержек, связанных с традиционным строительством амбаров, мониторингом и последующей ликвидацией. Полученный техногенный грунт становится ценным ресурсом для строительства и, что особенно важно, для восстановления нарушенных территорий.
Ранее группа ученых уже подтвердила эффективность применения гипса в определенных пропорциях для снижения токсичности буровых шламов.