Установка для утилизации бурового шлама

Проблема повышения экологической безопасности при утилизации отходов нефтедобычи актуальна практически в каждом нефтедобывающем районе бассейна Черного моря. С одной стороны – значительные количества нефтяных отходов негативно воздействуют практически на все компоненты окружающей среды. Отрицательные воздействия проявляются в повышении заболеваемости людей, ухудшении их жизненных условий, в снижении продуктивности биологических природных ресурсов и т.п. С другой стороны, нефтесодержащие отходы – это ценное углеводородное сырье. Его переработка может обеспечить доходность, которая позволит провести необходимые природоохранные и реабилитационные мероприятия и обеспечить финансовую устойчивость нефтедобывающего предприятия.

Поскольку буровая установка ограничена по площади и нет возможности складировать отходы, то необходимо решать проблему по мере поступления отходов бурения. Для того, чтобы предотвратить загрязнение морской среды при перекачке и транспортировке нефтешлама (бурового шлама), а также почв при его хранении и захоронении, предлагается снабжать буровые установки устройствами по утилизации бурового шлама. Вызывает интерес предложенная компанией KHD Humboldt Wedag AG (Германия) технология разделения нефтешламов на фазы с последующим сжиганием шлама. Установка имеет устройство для забора бурового шлама, вибросито для отделения основной массы твердых частиц, трехфазную центрифугу, сепаратор для доочистки фугата с центрифуги, печь. Однако, данная установка не содержит устройств для очистки дымовых газов от диоксида серы, который может привести к загрязнению воздушной среды. Выполненный анализ известных методов термообработки бурового шлама при нефтегазодобычи и технологических решений показал, что за базовый вариант можно принять технологию немецкой компании. При этом возникает необходимость адаптации данного устройства для утилизации бурового шлама к условиям добычи углеводородов на шельфе Черного моря, которая в первую очередь заключается в технологическом решении по очистке дымовых газов от диоксида серы, а также в оптимизации температурного режима сжигания бурового шлама.

Температурный режим был оптимизирован нами, исходя из химических превращений соединений бурового шлама, и составил 800–850 °С. Данная температура позволяет полностью обезвредить буровой шлам от вредных органических веществ. Для этого установку необходимо снабдить терморегулятором, с целью поддержания постоянной температуры в печи, а также охладителем для понижения температуры отходящих газов и абсорбером на диоксид серы. Усовершенствованная технологическая схема утилизации бурового шлама методом термообработки приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Усовершенствованная технологическая схема обезвреживания шлама
методом термической обработки:
1, 7 – батарея гидроциклонов; 2 – вибросито; 3, 5 – шламовый насос; 4 – фрезерно-струйная мельница;
6 – бункер; 8 – печь; 9 – транспортер; 10 – емкость с виброситом; 11 – двухсекционная емкость-бункер;
12 – охладитель газов; 13 – абсорбер; 14 – терморегулятор.

Принцип работы отмеченной установки заключается в следующем: нефтяной шлам забирается шламовым насосом из резервуара и подается в нефтяную ?мкость объемом 50-150 м³, откуда подлежащие переработке шламы поступают на трехфазный сепаратор. Терморегулятор обеспечивает постоянную температуру переработки отходов. Буровой шлам в сепараторе разделяется на три фазы. Вода отводится через интегрированную в сепараторе эксцентриковую шайбу. Нефтяная фаза выходит через фазоразделяющую шайбу самотеком в промежуточную емкость. Твердая фаза транспортируется из сепаратора в муфельную печь.

Обезвреженный с помощью данной установки буровой шлам может использоваться в производстве строительных материалов — кирпича, керамзита, мелкоразмерных строительных изделий и т.п. Возможная номенклатура продуктов утилизации следующая. Внедрение мероприятий по переработке отходов нефтедобычи, несомненно, в первую очередь, направлено на снижение негативного воздействия на окружающую среду. Однако, немаловажен и социально-экономический эффект заключающийся в уменьшении платы за размещение отходов, в получении прибыли от реализации продуктов утилизации, в расширении инфраструктуры рабочих профессий и создании дополнительных рабочих мест.

1. Создание математической модели утилизации бурового шлама термическим способом, учитывая местные условия добычи углеводородов на шельфе Черного моря.

2. Расчет необходимых характеристик для создания конструкторско-технологического решения устройства по утилизации бурового шлама на буровой платформе.

3. Исследование возможности утилизации бурового шлама с использованием нового типа высокоскоростного высокотемпературного горения, главным отличительным признаком которого является организация процесса многостадийного горения в области трансзвуковых течений. Для этого используется трансзвуковой высокотемпературный газогенератор. С целью существенного повышения температуры, в качестве окислителя вместо атмосферного воздуха используется технический кислород. Процесс горения характеризуется коэффициентом полноты сгорания не ниже 99,99%.