Патент на изобретение №2387688
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ОТВЕРЖДАЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ОТВЕРЖДЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПОЛУЖИДКИХ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ (МОС-1)
(57) Реферат:
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для подготовки минерализованных отходов бурения, образующихся при строительстве нефтяных и газовых скважин в надсолевых и солевых интервалах, к утилизации в качестве экологически безпасного техногенного грунта, использования этого грунта, например, в дорожном строительстве. Модифицированный отверждающий состав для отверждения минерализованных полужидких отходов бурения содержит, мас.%: портландцемент 90,5-94,0, опока и/или трепел, и/или диатомит 4,0-6,0, цеолит 2,0-3,5. Технический результат – обеспечение механической прочности и водоустойчивости получаемого материала, возможности утилизации его для дорожного строительства, выравнивания рельефа местности. 2 табл.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для подготовки минерализованных отходов бурения, образующихся при строительстве нефтяных и газовых скважин в надсолевых и солевых интервалах, к утилизации в качестве экологически безопасного техногенного грунта, использования этого грунта, например, в дорожном строительстве. Известна смесь для обезвреживания и литификации буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов, содержащая алюмосиликатную породу, известь и портландцемент, и неорганическую комплексообразующую добавку – хлорид двух- или трехвалентного металла или их смесь, или сульфат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или карбонат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или фосфогипс, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюмосиликатная порода – 55-80 Известь – 5-10 Портландцемент – 5-20 Неорганическая комплексообразующая добавка – 5-30 (см. патент RU Однако при прохождении надсолевых и солевых интервалов на поверхность извлекаются породы, состоящие в основном из минеральных солей – хлоридов натрия и калия и, в меньшей степени, их сульфатов. Кроме того, для безаварийного бурения таких интервалов применяют высокоминерализованные буровые растворы, полностью насыщенные солями. По общепринятым правилам отработанные соленасыщенные буровые растворы и буровой минерализованный шлам захороняют в шламовых амбарах и редко вывозят на специально подготовленные полигоны для их хранения. Недостатком этой смеси является низкая степень отверждения минерализованных отходов бурения. Наиболее близким к заявляемому изобретению является состав для отверждения отработанных буровых растворов и осадков буровых сточных вод, включающий портландцемент (70-90 мас.%) и доломит (10-30 мас.%) – а.с. Смесь включает широко известные материалы, обеспечивает отверждение слабоминерализованных полужидких отходов бурения с достаточно эффективным обезвреживанием по органическим загрязнителям, сульфатам и карбонатам и достижением приемлемой механической прочности для захоронения отвержденной массы в объектах природной среды. Недостатком данного состава является низкий уровень стабильности отвержденных минерализованных отходов бурения. При попадании в водную среду механическая прочность конечного продукта резко падает и он разрушается. Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение механической прочности и водоустойчивости отвержденного материала; возможность утилизации полученного путем отверждения минерализованных отходов бурения техногенного грунта в качестве экологически безопасного материала для дорожного строительства, выравнивания рельефа местности. Указанный технический результат достигается заявляемым модифицированным составом для отверждения минерализованных полужидких отходов бурения (МОС-1), включающим портландцемент, трепел и/или опоку, и/или диатомит, и цеолит, при следующем соотношении компонентов, мас.%. портландцемент – 90,5-94,0 трепел и/или опока, и/или диатомит – 4,0-6,0 цеолит – 2,0-3,5 Опока, трепел, диатомит отдельно или в сочетании за счет содержания в них до 90-98% кремнезема обеспечивают связывание продукта гидратации вяжущего – гидроксида кальция в двухкальциевый гидросиликат. Уменьшение содержания Са(ОН)2 при твердении минерального вяжущего влечет также переход многоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов в менее основные, которые значительно более стойки по отношению к выщелачиванию пресной и минерализованной водой. Кроме того, при взаимодействии с водой и гидроксидом кальция отдельные зерна высокопористой добавки увеличиваются в объеме (набухают), что вызывает уплотнение твердеющего материала, затрудняет проникновение агрессивной среды, в данном случае минеральных ионов, и т.о. препятствует разрушению получающегося камня. Технический результат – обеспечение механической прочности и водоустойчивости получаемого при отверждении продукта достигается за счет синергетического эффекта взаимодействия компонентов модифицированного состава. В результате этого эффекта повышается количество продуктов твердения минерального вяжущего до уровня, не достижимого в прототипе. Введение цеолита в заявляемых количествах производят для улучшения адсорбции органических загрязнителей, а также для увеличения прочности цементного камня за счет взаимодействия частиц цеолита с новообразованиями вяжущего. В результате образуется промежуточная высокопрочная зона с малой пористостью, что способствует увеличению прочности цементного камня и уменьшению проницаемости отвержденного материала для агрессивной среды. В результате обработки водорастворимых минерализованных отходов заявляемым модифицированным отверждающим составом, возможно, осуществить подготовку их к утилизации в качестве техногенного грунта путем повышения механической прочности и водоустойчивости отвержденной массы по сравнению с исходным полужидким отходом. Использование модифицированного отверждающего состава позволит исключить или снизить негативную техногенную нагрузку на объекты окружающей природной среды. Реализация изобретения поясняется примерами, результаты которых приведены в таблицах 1 и 2. Для исследования эффективности обезвреживания методом отверждения использованы минерализованные полужидкие отходы бурения следующего физико-химического состава: плотность – 1,57 г/см3, влажность – 40%, содержание нефтепродуктов – 6,855 г/кг, минерализация пятикратной водной вытяжки – 20,94 г/дм3 по сухому остатку, содержание хлоридов и сульфатов в количестве – 10,1 и 1,5 г/дм3 соответственно. Модифицированную отверждающую смесь получали перемешиванием компонентов, наименование и количество которых приведено в таблице 1, до достижения смесью однородности. Эту смесь добавляли к минерализованным полужидким отходам в количестве от 20 до 50 мас.%. После перемешивания готовую массу помещали в формы размером 2×2×2 см и выдерживали при комнатной температуре. Через 7 суток часть образцов испытывали на прочность ( Для сравнения эффективности заявляемого модифицированного отверждающего состава с прототипом использовали полужидкие отходы следующего физико-химического состава: плотность – 1,57 г/см3, влажность – 40%, содержание нефтепродуктов – 6,855 г/кг, минерализация пятикратной водной вытяжки – 20,94 г/дм3 по сухому остатку, содержание хлоридов и сульфатов в количестве – 10,1 и 1,5 г/дм3 соответственно, которые обрабатывали модифицированной отверждающей смесью в количестве 20% к массе отходов. Смесь состояла из 80 мас.% портландцемента и 20 мас.% доломита. Методика исследований аналогична описанной выше. Через 4 суток нахождения в воде образцы 14-суточного срока твердения разрушались.
Характерные результаты исследований, представленных в таблице 2, подтверждают, что использование предлагаемого модифицированного отверждающего состава для отверждения минерализованных отходов бурения (МОС-1) обеспечивает достаточную механическую прочность ( Для реализации изобретения используют недорогие и недефицитные материалы, при этом содержащиеся в составе опока диатомит, трепел и цеолит обладают удельной поверхностью 2000-4000 см2/г, в примерах использованы материалы с удельной поверхностью 3000 см2/г и применяют портландцемент марки М 500, поскольку эта марка проявляет большую активность. Для приготовления модифицированного отверждающего состава (МОС-1) может быть применено стандартное технологическое оборудование, в частности шнековые и лопастные смесители, а также смесительные машины.
Формула изобретения
Модифицированный отверждающий состав для отверждения минерализованных полужидких отходов бурения, включающий портландцемент, отличающийся тем, что он содержит дополнительно опоку, и/или трепел, и/или диатомит и цеолит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
653
сж), а остальные помещали в пятикратный объем воды для определения водоустойчивости. Через 10-14 суток определяли 
* водонасыщенных образцов и экстракцию водой нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов и суммы растворимых минеральных и органических веществ (сухой остаток) из отвержденного материала.