При добыче нефти образуются отходы бурения, которые являются основным источником загрязнения нефтедобывающей среды. Практически каждый процесс поиска и добычи нефти приводит к образованию многих видов отходов, которые негативно влияют на окружающую среду, таких как образование и удаление шлама и избыточных буровых растворов. Эти материалы сбрасываются за борт при морских операциях или закапываются при бурении на суше. Для управления отходами бурения и уменьшения их воздействия на окружающую среду был использован ряд методов. Такие технологии, как наклонно-направленное бурение, бурение мелких скважин, бурение с использованием гибких насосно-компрессорных труб и пневматическое бурение, — это лишь немногие из методов бурения, при которых образуется меньше отходов бурения.
Результаты и обсуждение Объем отходов, образующихся при бурении скважины, является важным и дорогостоящим элементом любого комплексного плана управления отходами. Он служит подходящим инструментом планирования, поскольку от него зависит большинство компонентов плана управления отходами. Количество отходов можно рассчитать заранее, чтобы можно было спланировать их утилизацию. Например, подходящие планы минимизации отходов могут быть составлены только в том случае, если объем образующихся отходов приблизительно известен. При правильном обращении с отходами необходимо учитывать количество образующихся отходов.
Технология приготовления буровых растворов
Важной составляющей горизонтально направленного бурения (вертикального бурения в том числе) является качественный буровой раствор. Он играет немаловажную роль в бурении скважин и прокладки коммуникаций бестраншейным способом. Существует мнение, что бурение без промывки («на сухую»), исключает наличие грязных отходов, помогает сократить расходы за счет исключение использования бентонита и полимеров (промывочной жидкости), но на самом деле бурение без бурового раствора наоборот приводит к увеличению затрат, так как дорогостоящие инструменты бурильной установки изнашиваются значительно быстрее, может произойти обрыв инструмента и прокладываемой коммуникации.
Буровой раствор выполняет ряд основных функций:
- охлаждение и смазывание бурового инструмента в забое;
- укрепление стенок скважины и понижение фильтрации с помощью создания фильтрационной корки (очень важно при работе в несвязных грунтах);
- вынос грунта (породы) из ствола скважины и забоя;
- передача энергии жидкости на забойный инструмент (винтовой забойный двигатель).
Компоненты, необходимые для приготовления бурового раствора:
- вода (основа);
- бентонит;
- полимер;
- добавки.
Утилизация бурового шлама
Буровой шлам
Особые требования по утилизацию предъявляются буровым шламам. Процесс утилизации проходит в пять этапов:
- первым делом необходимо снять с поверхности нефтяную пленку;
- после этого жидкую часть шлама отделяют от нефти и ее производных;
- жидкую фазу очищают до конца (то, как это будет реализовано, во многом зависит от дальнейших целей по эксплуатации отходов);
- буровой шлам подвергают процессу обезвоживания, в дальнейшем воду либо сбрасывают, либо отправляют на повторную эксплуатацию в производство;
- буровой шлам обезвреживают и перерабатывают.
Нефтяной шлам
Нефтяной шлам, соответственно, появляется в процессе хранения, перевоза или иной деятельности с нефтью. В состав отходов могут входить нефть, различные углеводороды (алканы, алкены, циклоалканы, диеновые УВ), кислородсодержащие органические соединения (альдегиды, кетоны, спирты, фенолы), соединения, содержащие серу, азот, а также окислы металлов, глина, песок и так далее.
Вибрационный сепаратор
Вибрационный сепаратор (вибросепаратор) — («vibroseparator», «shale shaker», «vibrating screen») — это оборудование, предназначенное для разделения (просеивания) сырья на различные фракции методом вибрации.
Конструкция любого вибросепаратора состоит из корпуса, вибродвигателя и дек с ситами.
В зависимости от конструкции, вибросепараторы бывают круглые и прямоугольные. Круглые вибросепараторы обладают зачастую малой и средней производительностью и предназначены для решения узкоспециализированных задач, а прямоугольные вибросепараторы имеют максимальную пропускную способность и более грубый режим работы.
В некоторых отраслях круглые вибросепараторы называют «вибросито» или «вибрационное сито», так как фракционное сито и генерация вибрации является определяющим элементом в их конструкции, а прямоугольные вибросепараторы — «вибрационными грохотами», от термина «грохочение», но под всеми этими названиями технологи и инженеры подразумевают оборудование, предназначенное для просеивания, рассева, грохочения, калибровки, классификации различных видов сырья на фракции и отделения твердых веществ от жидкостей (обезвоживание и фильтрация).
Применение центрифуг в промышленности
Благодаря высокой производительности, простоте конструкции, непрерывности технологического процесса, минимальному обслуживанию фильтрующие центрифуги широко применяются в различных технологических процессах многих отраслей промышленности: фармацевтическая, химическая, пищевая, металлургия и машиностроение, переработка полимеров, текстильная и т.д. Это оборудование незаменимо в производствах полиолефинов, диоксида титана, калийных удобрений, аскорбиновой и лимонной кислот, лактозы. Кроме того, фильтровальная центрифуга успешно применяется для решения экологических задач на различного рода очистных сооружениях. Так, с помощью большегрузных центрифуг осуществляется дегидратация осадков сточных вод коммунальных и промышленных стоков.
Устройство
Центрифуги промышленные фильтрующие представляют собой агрегаты, состоящие из следующих основных деталей:
- Перфорированный барабан, установленный на валу;
- Фильтровальный мешок, размещенный на внутренней стенке барабана;
- Кожух, в который заключен барабан;
- Привод для вращения барабана с тормозом.
Принцип работы
Фильтрация центрифугой происходит следующим образом:
- Суспензия подается в быстро вращающийся барабан.
- За счет центробежной силы жидкость проходит через фильтрующую ткань и отверстия в барабане, поступает в кожух, после чего удаляется через специальный отвод.
- Твердые частицы осаждаются на стенке барабана и выгружаются одним из способов (зависит от модели оборудования).
Существуют центрифуги непрерывного действия и центрифуги периодического действия.
Конструктивные особенности оборудования
Шламовый насос оснащается большим ротором, диаметр которого значительно больше, чем в помпах прочего типа. При этом уменьшается толщина стенок статора. Такие технические изменения приводят к увеличению нагрева устройства. Как следствие в результате усложненного движения жидкости рабочая температура помпы постепенно увеличивается вплоть до критического уровня. Во избежание этого применяется дополнительная система охлаждения. Может использоваться специальный охладительный кожух с циркулирующим хладагентом. У более простых устройств корпус насоса просто обливается для снижения его температуры. Также возможно охлаждение благодаря осуществлению непосредственного контакта помпы с рабочей средой, которая перекачивается.
Если рассматривать непосредственный принцип действия, то он практически полностью соответствует обыкновенному центробежному насосу. Помпа состоит из корпуса, рабочего колеса и броневого диска. Вращающееся колесо посредством лопастей захватывает жидкость, в результате чего под воздействием центробежной силы проталкивает ее в узкую трубку и выдавливает следующей порцией гидросмеси. На входе в насос устанавливается специальная сетка, предотвращающая попадания в корпус чрезмерно крупной фракции, на которую устройст
Где используется шламовый насос
Шламовый насос — это рабочий агрегат, предназначенный для перекачки жидкостей с повышенным содержанием твердых примесей. Данное оборудование способно работать с водой и другими веществами, в которых имеется большое количество песка, глины и прочих абразивных компонентов. Название шламовый происходит от немецкого слова «шлам». В переводе на русский оно означает «грязь». Как понятно с названия, данный агрегат рассчитан специально для грязных жидкостей и не применяется для чистых.
Где используется шламовый насос
Насосное оборудование шламового типа весьма востребовано, поскольку способно работать в тех сферах, где обыкновенное устройство не справиться. В первую очередь это ресурсодобывающая промышленность. Именно таким оборудованием осуществляется откачка жидкости из шахт. Имеющаяся в этом случае каменная крошка, а также растворенная пыль, не станут помехой для работы дренажной системы. Устройство используется в металлургической отрасли, где с его помощью перекачивается окалина, смешанная с водой. Таким оборудованием оснащаются буровые насосы. Помпы проделывают скважины для добычи нефти и газа. Шламовые насосы применяются и для выполнения экологических важных мероприятий, к примеру, выкачки из речного дна собирающегося ила.
Шламовые насосы применяются для очистки колодцев. Они позволяют выкачать набитый подземными течениями песок и глину. Также таким оборудованием осуществляется выкачка воды из котлованов при строительстве. Шламовые помпы способны откачивать канализационные стоки, а также забирать и направлять воду для тушения лесных пожаров, используя в качестве источника загрязненные водоемы и болота.
Виды шламовых насосов
Данное оборудование по конструктивным особенностям бывает трех видов:
- Горизонтальное.
- Вертикальное.
- Погружное.
Горизонтальные
Одноступенчатый горизонтальный шламовый насос используется для жидкостей, в которых присутствует твердая фракция с сечением не более 20 мм.Такие агрегаты предусматривают сухую установку. Гидравлическая часть насоса располагается вне резервуара отстойника. Благодаря этому помпа имеет широкий диапазон рабочих параметров производительности и создаваемого напора. Основная группа насосов представлена именно такими изделиями.
Вертикальные
Такие агрегаты обычно применяются для промывки скважин при бурении. Вертикальная помпа также предусматривает сухую установку. Она применяется вместе с резервуаром отстойника. Его наличие предотвращает образование воздушных пробок, способных застопорить работу агрегата.
Погружные
Консольные устройства представлены помпами полусухой установки. Их гидравлическая часть погружается в шлам, в то время как над поверхностью остается часть двигателя. Такие помпы создают мало шума и обладают высокой эффективностью защиты от перегрева, чем превосходят вертикальные и горизонтальные агрегаты. Обычно при работе с ними применяется трос, по которому помпа опускается к месту откачки и медленно погружается в шлам по мере его удаления. Уровень спуска контролируется визуально таким образом, чтобы двигатель устройства оставался на воздухе, в то время как гидравлическая часть постоянно находилась в жидкости.
Шламовый насос погружного типа применяется в наиболее широкой сфере, поскольку отличается универсальностью. Его можно встретить в коммунальном хозяйстве, на металлоперерабатывающих предприятиях, электростанциях, на строительных объектах, бумажном производстве и очистке стоков. Такое оборудование имеет более влагозащищенный двигатель, что предотвращает попадание в его электрическую часть воды и грязи. Эта конструкция зачастую не предусматривает наличия сетчатого ограждения на всосе, что обеспечивает высокую скорость прокачки.
Применяемая конструкция помпы не предусматривает наличие вакуумного устройства, что в первую очередь объясняется тем, что агрегат сам погружается в шлам. Густая масса естественным образом добирается до крыльчатки насоса и перекачивается дальше. Благодаря тому, что прибор погружается в жидкость, это препятствует образованию громкого звука от работы помпы и снижает уровень вибрации.
Ситогидроциклонные установки
Ситогидроциклонные установки предназначены для окончательной очистки пульпы, выходящей после классификатора (или пескомойки), сливаемой в зумпф-отстойник, с целью уменьшения заиливания прудов и выделения из пульпы остающейся илистой (глинистой) массы частиц размером +0,05мм, а также для качественного разделения мытого песка на товарную фракцию (по крупности) и отходы.
Ситогидроциклонная установка представляет собой комбинацию гидроциклонной группы с обезвоживателем вибрационным и шламовым насосом. Выбор моделей гидроциклонов, а также количество их в устанавливаемой батарее завит:
- от поставленных технологических задач, касательно качества и требуемых размеров продуктовых фракций песка;
- от гранулометрического состава исходного материала;
- от общей производительности сортировочного комплекса.
Ситогидроциклонная установка может устанавливаться либо отдельно на опорной металлоконструкции (в этом случае, песок мелкой фракции – после обезвоживателя выносится в отдельный конус), либо прямо над классификатором (в этом случае, песок мелкой фракции – после обезвоживателя, соединяется с песком крупной фракции – после классификатора, и объединенная масса песка выносится в общий конус).
Гидроциклон и ситогидроциклонные установки
Гидроциклон предназначен для классификации рудных или нерудных материалов (угля, измельченных руд и пр.) по их размерам. Помимо этого, гидроциклоны также могут использоваться в следующих схемах:
- инновационные схемы обогащения;
- схемы раздельных флотаций, используемые для песка, шламов и пр.;
- схемы для раздельной обработки промышленных продуктов;
- при подготовке материала с тонкозернистой структурой, для его последующего обогащения на шлюзах или концентрационных столах.
Рассматривая гидроциклон с конструкционной стороны, следует отметить, что он представляет собой цилиндро-конический аппарат, который не наделен вращающими частями. Внутренние поверхности аппарата футерованы полиуретаном. Футеровка для каждой съемной части гидроциклона выполнена цельноформовой и крепится с помощью фланцев в местах разъема корпуса. На основной цилиндрической части гидроциклона имеются спиральный ввод питания и переходник. Верхняя часть улитки дополняется крышкой и патрубком, используемым для слива. Часть аппарата, выполненная в виде конуса (угол конусности колеблется от 100 до 200), заканчивается специальной песковой насадкой.