PL164220B1

PL164220B1 - i stalych pozostalosci wiertniczych i urzadzenie do ciaglego usuwania odpadówi przeróbki zasadowych, cieklych i stalych pozostalosci wiertniczych PL

Info

Publication number: PL164220B1
Application number: PL90283940A
Authority: PL
Inventors: Dieter Dierkes
Original assignee: Mi Drilling Fluids Int Bv
Priority date: 1989-02-24
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1994-07-29
Also published as: NO900842L; DD298904A5; GR930300139T1; ES2048341T3; EP0384378B1; DE59004372D1; DK0384378T3; NO900842D0; DE3905700C1; EP0384378A1

Abstract

1 Sposób ciaglego usuw ania odpadów i przerób- ki zasadowych, cieklych i stalych pozostalosci wiertni- czych z pluczki woda slona/il - i z pluczki woda slodka/il, znam ienny tym, ze magazynuje sie przej- sciowo i homogenizuje zasadowe, ciekle i stale pozosta- losci wiertnicze i odpowiednio dobiera sie wartosci pH destabilizujac zasadowe, ciekle i stale pozostalosci wiertnicze zawierajace mineraly i substancje organicz- ne, nastepnie wprawia sie w krazenie zasadowe ciekle i stale pozostalosci wiertnicze o ustalonej wartosci pH, zapobiegajac sedymentacji, po czym rozciencza sie je obnizajac zawartosc soli w pozostalosciach wiertni- czych, nastepnie dodaje sie do wypompowywanej z ma- gazynu przejsciowego zasadow ej, cieklej i stalej pozostalosci wiertniczej, srodki koagulujace. . . . 12 Urzadzenie do ciaglego usuw ania odpadów i przeróbki zasadowych, cieklych i stalych pozostalosci wiertniczych, znam ienne tym, ze ma wysokie zbiorniki jako magazyny przejsciowe (2, 10, 18, 20, 24), dla gromadzenia zasadowych, cieklych i stalych pozostalo- sci wiertniczych, do których przylaczone sa urzadzenia do dozowanego dodawania kwasów dla ustalenia w ar- tosci pH przejsciowo magazynowych, zasadowych, cie- klych i stalych pozostalosci wiertniczych, przewody (C) do rozcienczania pozostalosci wiertniczych oraz kazdo- razowo urzadzenie cyrkulacyjne (B), które polaczone sa przez przewody wyjsciowe z jedno lub wielostopniowo umieszczonymi zbiornikami osadowymi (4, 6, 12, 22, 26) przeplywowymi w sposób ciagly, do których dola- czone sa przewody (D) do dozowanego domieszywania srodków koagulujacych, przy czym zbiorniki . . . F IG 4 Sposób ciaglego usuwania odpadów i przeróbki zasadowych, cieklych (5 4 ) i stalych pozostalosci wiertniczych i urzadzenie do ciaglego usuwania odpadów i przeróbki zasadowych, cieklych i stalych pozostalosci wiertniczych PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do ciągłego usuwania odpadów przeróbki zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych. Zasadowe płuczki wiertnicze obok innych rzadziej stosowanych typów płuczek, znajdują zastosowanie na przykład przy pogłębianiu otworów wiertniczych, przy wydobywaniu ropy naftowej i gazu ziemnego jak i przy wierceniach innych otworów oraz studni, a także otworów wiertniczych dla celów badawczych w górnictwie. Ze względu na różne geologiczne formacje, jakie napotyka się aż do końca głębienia danego otworu zasadowy roztwór wodny płuczki wiertniczej musi być dopasowywany do aktualnie występujących warunków geologicznych. Istnieją dwa podstawowe typy zasadowych roztworów wodnych stanowiących płuczki wiertnicze 1. płuczka składająca się z iłu i wody słodkiej oraz 2. płuczka składająca się z iłu i wody słonej.

Skład (rodzaje materiałów) obu typów płuczki wiertniczej zależy od warunków istniejących w zgłębianej formacji, jednakże z reguły skład stanowi dla typu 1 : 80 - 90% woda

- 8% bentonit

0,5 - 2% substancje organiczne (skrobia/CMC/

- 0,5% regulatory pH NaHCO/NaCOj/NaOH

- V2%o zwiercona/geologiczna/ formacja typu 2 : 70 - 85% woda

- 6% bentonit/attapulgit

- 4% substtrncje organiczne (skrobia)CMC + synt pollmery)

0,5 - 1,0% regulatory pH (tak jak w typie 1 + Ca/oH/2 + Mg/OH/2 15 - 30% sole (NaCl/K 11/Mg2+ + Ca2⁺- sole mieszane/

- 20% baryt (Ba SO4/ lub tlenek żelaza odpowiednio rozdrobniony pozostałość zwiercona (geologiczna) formacja

Materiały zawarte w zasadowym roztworze wodnym płuczki wiertniczej są częściowo rozpuszczone, koloidalnie rozpuszczone względnie uwodnione i tworzą żelowatą zawiesinę. Materiały jak baryt lub odpowiadające ilości tlenku żelaza dla uzyskania przez płuczkę wiertniczą większego ciężaru właściwego są utrzymywane w roztworze w zawieszeniu tworząc zawiesinę. Zwiercone materiały formacji geologicznej rozpuszczają się w płuczce częściowo, względnie ich ilość zwiększa się w postaci rozdrobnionego ciała stałego mimo intensywnych usiłowań usunięcia ich za pomocą odpowiednich urządzeń w stopniu możliwie największym z płuczki wiertniczej i to zarówno w postaci stałej jak i ciekłej. W procesie usuwania zwierconych materiałów stałych z płuczek wiertniczych oddzielane z nich są, jeżeli były w nich zawarte, również materiały zwiększające ich ciężar jak np. baryt i tlenek żelaza. Ścieki pochodzące z urządzeń wiertniczych tworzą opady atmosferyczne oraz prace związane z czyszczeniem. Ścieki te są zawsze silnie zanieczyszczone przez stosowany aktualnie typ płuczki wiertniczej i tak jak ona muszą być zagospodarowane i oczyszczone z odpadów.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu i nowego urządzenia do ciągłego usuwania odpadów i przeróbki zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych.

Cel ten został według wynalazku osiągnięty w ten sposób, że magazynuje się przejściowo i homogenizuje zasadowe, ciekłe i stałe pozostałości wiertnicze, odpowiednio dobiera się wartości pH destabilizując zasadowe, ciekłe i stałe pozostałości wiertnicze zawierające minerały i substancje organiczne. Następnie wprawia się w krążenie zasadowe ciekłe i stałe pozostałości wiertnicze o ustalonej wartości pH, zapobiegając sedymentacji, po czym rozcieńcza się je, obniżając zawartość soli w pozostałościach wiertniczych. Dodaje się do wypompowywanej z magazynu przejściowego zasadowej, ciekłej i stałej pozostałości wiertniczej, środki koagulujące, przez dozowanie tych środków podczas przeprowadzenia z magazynu przejściowego do urządzenia do strącania w postaci kłaczków i osadzania się cząsteczek ciała stałego, po czym strąca się w sposób ciągły w postaci kłaczków i osadza się cząstki ciała stałego zasadowej, ciekłej i stałej pozostałości wiertniczej, podczas gdy ciekłe pozostałości wiertnicze z domieszanymi środkami koagulującymi pompuje się w sposób ciągły do zbiornika osadzania, przy czym prędkość przepływu oczyszczonej wody dobiera się mniejszą niż prędkość opadania cząstek ciała, następnie odprowadza się w sposób ciągły osadzone materiały stałe dla dalszego zastosowania lub składuje ewentualnie po uprzedniej koncentracji. W sposób ciągły recyrkuluje się wodę do rozcieńczania w procesie technologicznym (w magazynie przejściowym), i ciągle odprowadza się oczyszczoną wodę do oczyszczalni ścieków, gdy zawartość soli recyrkulowanej wody jest równa zawartości soli oczyszczanej wody ciała stałego.

W sposobie według wynalazku przy małej koncentracji ciał stałych, małej koncentracji soli i niskiej zawartości koloidów ochronnych bezpośrednio po domieszaniu do wypompowanej z magazynu przejściowego pozostałości wiertniczej środków koagulujących odprowadza się w sposób ciągły osuszone materiały stałe dla dlaszego zastosowania lub do składowania ewentualnie po uprzedniej koncentracji.

W przypadku ciał stałych z ciągu technologicznego dla iłu i wody słonej, przed ciągłą recyrkulacją wody do rozcieńczania w procesie technologicznym (w magazynie przejściowym) przy resztkowej zawartości soli leżącej powyżej ustalonej granicy dodatkowo rozdrabnia się wodą i tworzy wodny szlam dla odsolenia ciał stałych, miesza się szlam ze środkami koagulującymi, po czym strąca się w postaci kłaczków i osadza się cząstki ciała stałego. Korzystnie rozcieńczenie przeprowadza się ściekami przy czym rozcieńczenie przeprowadza się w stosunku ilościowym pięć części ścieków i jedna część ciekłych pozostałości wiertniczych. Do środka rozcieńczającego tj. ścieków, dodaje się środki koagulujące. Usuwając stałe pozostałości wiertnicze, zwłaszcza z płuczek ił-słona woda, miesza się te pozostałości wiertnicze przed magazynowaniem przejściowym z recyrkulującą wodą tworząc zdolny do przepompowywania szlam.

W sposobie według wynalazku wartość pH ustala się na około 7, przy czym wartości pH ustala się za pomocą kwasu solnego lub kwasu octowego. Rozdrobnienie do konsystencji wodnistego szlamu przeprowadza się przy użyciu wody z ciągu technologicznego ił- woda słodka.

Korzystnie w sposobie według wynalazku ciekłe pozostałości wiertnicze zawierające olej usuwa się oddzielnie od innych pozostałości wiertniczych.

164 220

Urządzenie do ciągłego usuwania odpadów i przeróbki zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma wysokie zbiorniki jako magazyny przejściowe dla gromadzenia zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych, do których przyłączone są urządzenia do dozowanego dodawania kwasów dla ustalenia wartości pH przejściowo magazynowych, zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych przewody do rozcieńczania pozostałości wiertniczych oraz każdorazowo urządzenie cyrkulacyjne. Ponadto są one połączone przez przewody wyjściowe z jedno lub wielostopniowo umieszczonymi zbiornikami osadowymi przepływowymi w sposób ciągły, do których dołączone są przewody do dozowanego domieszywania środków koagulujących. Zbiorniki osadowe mają poziomą rurę rozdzielającą z otworami skierowanymi do góry i na dół, przyłączoną na króćcu wlotowym do mieszanki woda/materiał stały, a ponadto zbiorniki osadowe przepływowe w sposób ciągły w obszarze dna posiadają króciec wylotowy dla osadzonych materiałów stałych i zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych, a w górnej części posiadają króciec wylotowy dla oczyszczonej wody, do którego dołączone są przewody do zawracania wody do magazynu przejściowego, dla rozcieńczania pozostałości wiertniczych.

Pompowana porcja dla mieszanki woda/materiał stały jest tak dobierana, że prędkość siły nośnej wody jest mniejsza niż prędkość opadania cząstek ciała stałego. W przypadku niskiej koncentracji ciał stałych, małej koncentracji soli i niskiej zawartości koloidów ochronnych, zbiorniki osadowe zbocznikowane są przewodami obejściowymi połączonymi z przewodami wyjściowymi i przewodami recyrkulacyjnymi.

W urządzeniu według wynalazku do zbiorników osadowych dołączone są urządzenia do koncentrowania wychodzących materiałów stałych. Wynalazek nadaje się szczególnie dobrze do ciągłego usuwania odpadów i przeróbki zasadowych ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych. Sposób według wynalazku może być również stosowany jako nieciągły. Z badań wynika, że uzdatniony materiał stały nadaje się szczególnie korzystnie jako materiał na pokrycie lub wyłożenie składowiska odpadów. Innymi obszarami zastosowania są np. budowa tam, wałów chroniących przed hałasem itd.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do przeróbki ścieków zawierających sól, fig. 2 schemat synoptyczny procesu technologicznego w sposobie przeróbki ścieków zawierających sól, fig. 3 - schemat synoptyczny procesu technologicznego w sposobie przeróbki i usuwania odpadów z ciekłych pozostałości wiertniczych, fig. 4 - schemat synoptyczny procesu technologicznego w sposobie przeróbki i usuwania odpadów w postaci stałych pozostałości wiertniczych. Eliminacja odpadów i przeróbka dwóch typów płuczki wiertniczej (płuczka zawierająca ił i wodę słodką oraz płuczka zawierająca ił i wodę słoną) zawierających ciekłe i stałe pozostałości wiertnicze, oraz ścieków, następuje w zasadzie w dwóch oddzielnych, równoległych połączonych ciągach technologicznych, mianowicie dla płuczki zawierającej ił i słodką wodę (typ 1) oraz ścieki oraz dla płuczki zawierającej ił i słoną wodę (typ 2) oraz ścieki. W ten sposób pozostałości, po usunięciu odpadów, z płuczki typu 1 nie miesza się z pozostałościami z płuczki typu 2. W innym przypadku różniące się rozpuszczone materiały dla obu typów płuczki mogłyby prowadzić do chemicznych i fizycznych reakcji zakłócających przebieg procesu technologicznego.

Poniżej w oparciu o fig. 1 zostanie wyjaśniona zasada sposobu. Każdy ze wspomnianych dwóch oddzielnych, równolegle włączonych ciągów technologicznych składa się z wysokiego zbiornika jako magazynu przejściowego dla ścieków w celu ich homogenizacji i przygotowania do oddzielenia wody i ciał stałych oraz z wysokiego zbiornika jako magazynu przejściowego dla ciekłych pozostałości wiertniczych lub dla zmieszanych z wodą i tworzących szlam, stałych pozostałości wiertniczych dla płuczki typu 1 i typu 2 w celu ich homogenizacji i przygotowania do oddzielenia wody i ciał stałych. Na fig. 1 dla uproszczenia jako magazyn przejściowy przedstawiony jest tylko jeden zbiornik 2.

Przygotowane do oddzielenia ścieki i ciekłe pozostałości wiertnicze mieszane są w stosunku określonym przez zawartość w nich ciał stałych z nieorganicznymi i organicznymi środkami koagulującymi podawanymi przez stanowisko dozujące (przewody) D i za pomocą urządzenia-pompy B przetłaczane są do wysokiego zbiornika 4 jako zbiornika osadowego.

164 220

Następuje tutaj oddzielenie powstałej zawiesiny na wodę i ciało stałe. Prędkość przepływu wody z dołu do góry nie może przy tym przekraczać prędkości opadania cząstek ciała stałego.

Woda w obu ciągach technologicznych, niedaleko od pokrywy zbiornika, odprowadzana jest przez przewód K i przechodzi albo do kanalizacji oczyszczalni ścieków o większej pojemności i/albo dla celów rozcieńczenia zawracana jest ponownie do ciągu technologicznego.

Materiał stały z ukośnego lub lejowatego dna 6 odprowadzany jest stale za pomocą ślimakowej pompy mimośrodowej B’ i zagęszczany za pomocą wirówki F. Materiały stałe z ciągu technologicznego dla mieszaniny iłu z wodą słodką przechodzą do membranowej prasy filtracyjnej i uzyskują w niej właściwości konieczne dla składowania na wzór odpadków domowych względnie budowlanych lub do dalszego stosowania. Materiał stały z ciągu technologicznego dla mieszaniny iłu z wodą słoną, dla dalszego odsolenia jest mieszany w agregacie G z wodą doprowadzoną przewodem H z ciągu dla wody słodkiej i tworzy wodnisty szlam. Po dodaniu środków koagulujących poprzez przewód D i H szlam zostaje przeprowadzony przez dodatkowy zbiornik osadowy 8, a proces oddzielania zostaje powtórzony.

Po ponownym odwodnieniu za pomocą wirówki F’ i obróbce w membranowej prasie filtracyjnej również ten materiał stały jest pozbawiony soli i w ten sposób zdolny jest do magazynowania lub dalszego wykorzystania w robotach ziemnych lub fundamentowych. Oddzielona woda poprzez przewód C powraca do ciągu technologicznego dla wody słonej.

Obecnie sposób po podniesieniu na trzy stopnie zostanie opisany szczegółowo. Stopnie te stanowią:

I. Przeróbka i usuwanie odpadów ze ścieków.

II. Przeróbka i usuwanie odpadów z ciekłych pozostałości wiertniczych.

III. Przeróbka i usuwanie odpadów ze stałych pozostałości wiertniczych.

Stopnie I i II przewidziane są dla płuczek zawierających iły i wodę słodką oraz dla płuczek zawierających iły i wodę słoną. Stopień III służy do przeróbki i usuwania odpadów z płuczek zawierających iły i wodę oraz ich słone pozostałości wiertnicze.

Stopień I (fig. 2).

Usuwanie odpadów ze ścieków.

Przykład I. Mieszanina wody i płuczki o następującym składzie i właściwościach ciężar płuczki maks. 1,17 kg/l zawartość soli maks. 250,00 g/l ciało stałe maks. 5,00% obj.

Ciało stałe może pochodzić tylko z zgłębianej formacji lub materiału płuczki. Sole metali ciężkich lub ich związki, jakie są stosowane do wytwarzania superciężkich cieczy np. Ca Br2, nie należą do materiałów dopuszczalnych.

Magazynowanie przejściowe ścieków następuje w celu; szybkiego rozładowywania nadjeżdżających pojazdów, zniwelowania skutków nierytmicznego rozładowywania pojazdów przez posiadanie wystarczającego zapasu, usuwanie dużych zanieczyszczeń, które nie zaliczają się do wspomnianych ciał stałych i prowadzą do zakłóceń w pracy urządzenia, homogenizacji i przygotowania procesu oddzielania cieczy od ciała stałego przez ustalenie wartości pH 7 do 6.8.

Aby zapewnić homogenizację oraz uniknąć jednoczesnej sedymentacji materiałów stałych w magazynie przejściowym 10 (zbiornik mieszający) stosuje się cyrkulację (pompa B, przewód C), która przejmuje również dalszy transport ścieków. Dla kontroli stosuje się przy zbiornikach zawory probiercze. Moc agregatu pompowego B zależna jest od pojemności magazynu przejściowego. Dla 150 m³ pojemności magazynu przejściowego konieczna jest dla przetłaczania i cyrkulacji po ok. 10 m zgodz. a więc całkowita wydajność musi wynosić około 20 m3/godz. Rozkład ilościowy dopasowany jest do zapotrzebowania, tzn. ilości napływających ścieków. Ustalenie wartości pH ścieków w magazynie przejściowym (na fig. 2 bliżej nie przedstawione) służy do destabilizacji zawiesiny składającej się z minerałów i substancji organicznych. Stosuje się kwas octowy lub solny, których dozowanie następuje za pomocą pompy perystaltycznej. Z magazynu przejściowego 10 ścieki o ustalonej odpowiednio wartości pH, przechodzą ze stałą wielkością pompowania około 5-10 m.3/godz. przy dozowaniu nieorganicznych i organicznych

164 220 środków koagulujących poprzez przyłącze D, do drugiego wysokiego zbiornika 12, który pełni rolę zbiornika osadowego.

Wielkość zbiornika 12 określona jest przez wymaganą pojemność przepustową. Objętość zbiornika w około 1/3 wykorzystywana jest do osadzania materiałów stałych, a w około 2/3 do oddzielenia wody od ciał stałych. Króciec wpustowy w zbiorniku osadowym umieszczony jest na około 1/3 całkowitej wysokości ponad dnem, (patrz fig. 1). Wchodzi on w zbiorniku w poziomo przebiegającą rurę 14 zaopatrzoną w otwory (fig. 1), która gwarantuje równomierny rozdział mieszaniny wody i materiałów stałych na całą powierzchnię zbiornika. Otwory w rurze skierowane są do góry i do dołu, aby wziąć pod uwagę naturalny kierunek przepływu wody i ciał stałych i zapobiec zatykaniu się rury.

. Prędkość poruszania się wody powyżej rury rozdzielczej 14 nie może przekroczyć prędkości opadania cząstek ciała stałego. Dla kontroli procesu rozdzielania w zbiorniku w odstępach l, 5 m umieszczone są zawory probiercze (nie uwidocznione). Sklarowana woda odbierana jest poniżej pokrywy zbiornika poprzez przewód K i ewentualnie czyszczona jest dodatkowo w filtrze próżniowym, zanim przejdzie do kanalizacji komunalnej oczyszczalni ścieków o dużej pojemności. Istnieje możliwość recyrkulacji do magazynu przejściowego (patrz przewód K), która jest bardzo ważna dla kolejnych stopni uzdatniania. Materiały stałe w postaci szlamu osiadają w dolnej jednej trzeciej części zbiornika na skośnym lub lejkowatym dnie 6 zbiornika (lig. 1). Również dla tej części dla kontroli procesu sedymentacji zainstalowane są zawory probiercze (nieuwidocznione). W najbliższym punkcie dna zbiornika szlam pobieranyjest w sposób ciągły za pomocą ślimakowej pompy mimośrodowej B,np. z wydajnością 1-3 m/godz. Pobrany wstępnie, odwodniony szlam z ciągu technologicznego dla mieszaniny ilasto- słodkowodnej jest dodatkowoodwodniony w membranowej prasie filtracyjnej 15 (przewód E) i przechodzi do składowania lub do dalszego stosowania. Szlam z ciągu technologicznego dla wody słonej badany jest na zawartość soli.

Stosownie do każdorazowego wyniku badań materiał stały po obróbce przez membranową prasę filtracyjną przechodzi również do składowania lub dalszego stosowania albo też zostaje poddany dodatkowemu procesowi odsalania.

W procesie odsalania materiał stały doprowadzany jest najpierw do wirówki F. Zależnie od jakości przechodzi ciecz z wirówki ponownie do magazynu przejściowego lub do kanalizacji. Materiał stały z wirówki przetwarzany jest z wodą (przewód H) pochodzącą z ciągu z wodą słodką, ponownie w wodnisty szlam w agregacie mieszającym G, dodane do niego zostają środki koagulujące (przewód H i D) i poddany zostaje ponownie procesowi osalania w następnym zbiorniku osadowym 16 z jednoczesnym rozcieńczeniem zawartości soli. Następne odwodnienie w wirówce i membranowej prasie filtracyjnej prowadzi do uzyskania materiału nadającego się do składowania lub dalszego stosowania.

Stopień II (patrz fig. 3). Usuwanie odpadów ciekłych pozostałości wiertniczych z płuczek wiertniczych zawierających iły i wodę słodką.

Ciekłe pozostałości wiertnicze stanowią osady w hydrocyklonie, jakie zostają stwierdzone

m. in. podczas kontroli płuczek wiertniczych na zawartość ciał stałych przy czym może tu chodzić również o płuczki zawierające iły i wodę słoną nie dające się ponownie stosować. Składają się one w 75-80% z płuczki wiertniczej i w 20-25% zwierconej formacji geologicznej. Ze względu na właściwości chemiczno-fizyczne tego rodzaju pozostałości wiertnicze tylko przy dużych nakładach mogą być ponownie zastosowane jako płuczka wiertnicza. Rozstrzygającym jest tu wzbogacenie materiałami stałymi ze zwierconej formacji geologicznej, mającymi wymiary 1-40 μ. oraz koniecznością stosowania drogich chemikalii.

Dla usuwania odpadów rozstrzygającym jest wysoki udział drogich chemikalii. Do dopuszczalnych materiałów należą, tak jak w stopniu i już wspomniano tylko zwiercone formacje i materiał płuczki. Sole metali ciężkich względnie sól jakie stosowane są do wytwarzania superciężkich cieczy m. in. Ca Br2 nie należą do nich. Magazynowanie przejściowe płynnych pozostałości wiertniczych przeprowadza się w celu szybkiego rozładowania najeżdżających pojazdów, zniwelowanie skutków nierytmicznego rozładowywania pojazdów przez posiadanie wystarczającego zapasu. Ponadto ciekłe pozostałości wiertnicze zawierające olej oraz niezawie8

164 220 rające oleju, ze względu na ewentualną różną obróbkę usuwania odpadów składowane są w dwóch wysokich zbiornikach 18 i 20.

Homogenizacja i przygotowywania procesu oddzielania na ciało stałe i ciecz przez ustalenie wartości pH na wielkość 7. Aby zapewnić homogenizację, a jednocześnie uniknąć sedymentacji ciał stałych w magazynie przejściowym, stosuje się cyrkulację wzgl. przepompowywanie ciekłych pozostałości wiertniczych. Korzystnie stosuje się ślimakową pompę mimośrodową B o wydajności około 20 m³/godz. Podczas cyrkulacji następuje przygotowanie procesu oddzielania ciała stałego od cieczy przez ustalenie wartości pH na około 7. W tym zakresie wartości pH znajduje się granica koagulacji, drobnych, uwodnionych cząstek ilastych oraz granica stabilności związków octanowych substancji organicznych. Wartość pH nie może z tego względu być mniejsza niż 6,5. Do ustalania wartości pH stosuje się pompę dozującą (pompę perystaltyczną) o wystarczającej pojemności dla odpowiednich kwasów (HCl, CH3COOH). Im większy jest magazyn przejściowy, a więc objętość buforowa, tym mniejsze jest niebezpieczeństwo przedozowania kwasów i tym samym maleje możliwość zakłóceń w pracy całego urządzenia.

Działanie pompy B do cyrkulacji w magazynie przejściowym obejmuje również przesyłanie przygotowanej do oddzielania ciekłej pozostałości wiertniczej do wysokiego zbiornika osadowego 22. Wyposażenie tego zbiornika zostało już opisane dla stopnia I (fig. 2). Zanim ciekłe pozostałości wiertnicze zostaną przesłane do zbiornika osadowego 22 w celu sedymentacji materiałów stałych, rozpoczyna się ich rozcieńczanie. Duża, mimo homogenizacji wahająca się zawartość ciał stałych nie dopuszcza do bezpośredniego zestalania się. Próby laboratoryjne wykazały substancję brejowatą aż do postaci pasty.

Ciekłe pozostałości wiertnicze zostają więc najpierw rozcieńczone ściekami. Dokonuje się to przez wprowadzenie przygotowanej ciekłej pozostałości wiertniczej w przewód przesyłowy ścieków z magazynu przejściowego 24 ścieków do zbiornika osadowego 26. Do ścieków poprzez przyłącze D dodawane jest tyle środków koagulujących, że przy stosunku mieszania wynoszącym pięć części ścieków i jednej części pozostałości wiertniczych zachodzi koagulacja. Dla zintensyfikowania przebiegu mieszania po doprowadzeniu do połączenia obu cieczy zastosować rurę mieszającą. Rura mieszająca nie może jednak opóźniać lub wręcz rozbijać powstałych zestalonych elementów.

Zawiesinowa mieszanina przechodzi przez perforowaną rurę rozdzielczą (porównaj runę 14 z fig. 1) do zbiornika osadowego 26. Jeżeli stosunek składników mieszaniny ścieki/ciekłe pozostałości wiertnicze chwilowo nie jest prawidłowy, to pojemność zbiornika pozwala na dalsze rozcieńczenie i lepszą sedymentację ciał stałych. Taki system buforowy zmniejsza wadliwość pracy urządzenia. Przepustowość dzienna zależy od objętości zbiornika osadowego, powinna jednak stanowić dwu- do czterokrotność 2/3 jego objętości. Woda wypływająca ze zbiorników 22 i 26 bez materiałów stałych w przypadku ciągu technologicznego z iłem i wodą słoną, tak jak to opisano przy stopniu I, zostaje zwrócona do magazynu przejściowego ścieków (przewód K), a ewentualny nadmiar kierowany jest przez filtr próżniowy do kanalizacji (przewód K). Osadzony materiał stały ze zbiornika osadowego, odpowiednio jak w stopniu I, odprowadzany jest ciągle za pomocą ślimakowej pompy mimośrodowej B i dla odwodnienia przepuszczany jest przez wirówkę F i komorową prasę filtracyjną (E i I). Oddzielona ciecz przechodzi przez system recyrkulacyjny (przewód C’ i C) do magazynu przejściowego 24 ścieków.

Materiał stały badany jest w eluacie pod względem resztkowej zawartości soli i w razie potrzeby poddany zostaje odsalaniu. W tym celu zostaje on rozdrobniony do konsystencji płynnego szlamu w agregacie mieszającym G za pomocą wody (przewód H) z ciągu iłowo-słodko wodnego. Zawartość soli w materiale stałym zostaje rozcieńczona odpowiednio do ilości wody i zawartej w niej soli. Dodatkowy proces osadzania i odwodniania odpowiadający stopniowi i przy użyciu dodatkowego zbiornika osadowego 28 i membranowej prasy filtracyjnej daje w efekcie materiał nadający się do składowania lub ponownego stosowania. Woda przechodzi poprzez system recyrkulacji do magazynu przejściowego 24 ścieków. Sklarowana woda z ciągu technologicznego ił-woda słodka wykorzystywana jest, jak już opisano, do rozcieńczania zawartości soli w materiale stałym z ciągu ił-woda słona lub zostaje zawrócona do magazynu

V przejściowego ścieków w ciągu technologicznym ił-woda słodka dla dalszego rozcieńczania ciekłych pozostałości wiertniczych.

Materiał stały z ciągu ił-woda słodka, po jego odwodnieniu za pomocą wirówki i membranowej prasy, przechodzi bezpośrednio do przewidzianego składowania lub dalszego stosowania. Oddzielona woda zostaje zawrócona do magazynu przejściowego ścieków dla ciągu technologicznego ił-woda słodka.

Woda przewidziana do recyrkulacji do magazynu przejściowego ścieków chwytana jest do dwóch zbiorników o pojemności 10-15 m³i za pomocą poziomo włączonej pompy wirnikowej pompowana jest do magazynu przejściowego lub wykorzystana jest w następnym stopniu III do upłynnienia stałych pozostałości wiertniczych z płuczki ił-słona woda. Zawierające olej, ciekłe pozostałości wiertnicze są oddzielnie od opisanych ciągów technologicznych magazynowane i po homogenizacji badane na zawartość ciał stałych i zawartość oleju a następnie odwirowywane. Materiał stały zawierający olej przechodzi do składowisk odpadów specjalnych względnie do spalania. Zagęszczony osad, zbadany również na zawartość ciał stałych i oleju, zależnie od wyniku, doprowadzany jest w większych lub mniejszych ilościach do poprzednio opisanego ciągu lub również potraktowany jako specjalny odpad.

Przy małej koncentracji materiałów stałych, małej koncentracji soli i niskiej zawartości koloidów ochronnych można zrezygnować ze zbiorników osadowych, a ciekłe i rozcieńczone pozostałości wiertnicze doprowadzane są bezpośrednio do odwodnienia za pomocą wirówki F lub komorowej prasy filtracyjnej (E i I). W tym celu mogą być zainstalowane przewody obejściowe (BP) bocznikujące zbiorniki osadowe, tak jak to zaznaczono na fig. 3 linią przerywaną.

Stopień III (patrz fig. 4). Usuwanie odpadów w postaci stałych, pozostałości wiertniczych z płuczek ilasto-słonowodnych.

Stałe pozostałości wiertnicze stanowią głównie zwiercone geologiczne formacje i przylegająca do nich płuczka wiertnicza, które w miejscu wiercenia usuwane są z płuczki wiertniczej za pomocą sit wstrząsowych. Stosunek zawartości wynosi około 75-85% zwierconej formacji i 25-15% płuczki. Ponadto dla kontroli ciał stałych formacji geologicznej w płuczkach wiertniczych obok hydrocyklonów, które wytwarzają płynne pozostałości wiertnicze, patrz stopień II, stosuje się również wirówki. Wirówki pracują tak jak hydrocyklony na zasadzie sił odśrodkowych, lecz znacznie wydajniej niż hydrocyklony, w ten sposób dochodzi się do następnej kategorii stałych pozostałości wiertniczych, narzutu ciał stałych pochodzącego z wirówki. Stosunek zawieszonej formacji do płuczki jest podobny jak przy odsianym materiale, lecz o znacznie drobniejszej konsystencji.

Stałe pozostałości wiertnicze powinny się więc składać tylko ze zwiększonej geologicznej formacji i materiału płuczki, jaki konieczny jest do wytwarzania płuczek wiertniczych (patrz str. 11). Inne odpady, jak papier, drewno lub szmaty, z jakimi ma się do czynienia na stanowiskach wiertniczych nie zaliczają się do określonych, przeznaczonych do usunięcia materiałów.

Określone, przeznaczone do usunięcia pozostałości wiertnicze charakteryzują się cechami zależnymi w znacznym stopniu od typu płuczki, której zostały usunięte. Zanim te stałe pozostałości wiertnicze zostaną składowane pozbawia się je, o ile to konieczne, soli. W tym celu postępuje się następująco: nadchodzące wywrotki (samochody ciężarowe) załadowane pozostałościami wiertniczymi nadającymi się do przemieszczania koparką podjeżdżającą do agregatów mieszających G o minimalnej pojemności 25 m3. Ładunek zostaje w tych agregatach rozcieńczony wodą (przewód K) z systemu recyrkulacyjnego tak, że nadaje się do przepompowywania. Po zakończeniu tego procesu wytworzony szlam zostaje przemieszczony do magazynu przejściowego 18, 20 dla płynnych pozostałości wiertniczych danego ciągu technologicznego, przykładowo za pomocą ślimakowej pompy mimośrodowej B. W magazynie przejściowym, zgodnie ze stopniem I i II jest on homogenizowany i ustalona zostaje jego wartość pH tak jak to było opisane.

Duże znaczenie dla efektywności całego urządzenia ma system recyrkulacyjny. Znaczenie to polega na tym, żeby posiadać zawsze wystraczającą ilość wody dla procesów rozcieńczania w stopniach II i III bez potrzeby czerpania wody rozcieńczającej z innych źródeł (na przykład

164 220 studni, odbiorników ścieków, rzek). Poniżej podane są przykłady wykonania sposobu według wynalazku.

Przykład II. Usuwanie ścieków.

150 m³ ścieków po magazynowaniu w magazynach przejściowych homogenizuje się w mieszalniku i następnie za pomocą kwasu octowego lub kwasu solnego ustala się wartość pH od 7 do 6,8. Po ustaleniu wartości pH i homogenizacji ścieków wprawia się w krążenie pompowaną porcję 20 m3/h, aby zapobiec sedymentacji. Następnie pompuje się ścieki z magazynu przejściowego do zbiornika osadowego z wielkością pompowania od 5 do 10 m3/h przy jednoczesnym dodawaniu FeCl3 lub poliakryloamidu jako środka koagulującego,w wyniku czego następuje sedymentacja materiałów stałych. Sedymentowane materiały stałe są odprowadzane za pomocą ślimakowej pompy mimośrodowej z dna zbiornika osadowego, podczas gdy oczyszczona woda jest odprowadzana z górnego obszaru zbiornika osadowego.

Przykład III. Usuwanie ciekłych pozostałości wiertniczych z ciągu ił/woda słona.

Przebieg procesu różni się od sposobu dla ścieków (zgodnie z przykładem I) tylko nieznacznie. Różnice polegają na tym, że wartość pH jest ustalana na 7 i że ciekłe pozostałości wiertnicze po ustaleniu wartości pH są rozcieńczane za pomocą wody w stosunku 1:5.

Przykład IV. Usuwanie stałych pozostałości wiertniczych z płuczek wiertniczych ił/woda słona.

Przebieg sposobu różni się od przebiegu sposobu zgodnie z przykładem II tym, że stałe pozostałości wiertnicze dodatkowo rozcieńczone są wodą do postaci nadającego się do łatwego pompowania szlamu, który po magazynowaniu przejściowym jest obrabiany jak płynne pozostałości wiertnicze odpowiednio według przykładu II.

FIG.2

164 220

FIG. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ciągłego usuwania odpadów i przeróbki zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych z płuczki woda słona/ił - i z płuczki woda słodka/ił, znamienny tym, że magazynuje się przejściowo i homogenizuje zasadowe, ciekłe i stałe pozostałości wiertnicze i odpowiednio dobiera się wartości pH destabilizując zasadowe, ciekłe i stałe pozostałości wiertnicze zawierające minerały i substancje organiczne, następnie wprawia się w krążenie zasadowe ciekłe i stałe pozostałości wiertnicze o ustalonej wartości pH, zapobiegając sedymentacji, po czym rozcieńcza się je obniżając zawartość soli w pozostałościach wiertniczych, następnie dodaje się do wypompowywanej z magazynu przejściowego zasadowej, ciekłej i stałej pozostałości wiertniczej, środki koagulujące, przez dozowanie tych środków podczas przeprowadzenia z magazynu przejściowego do urządzenia do strącania w postaci kłaczków i osadzania cząsteczek ciała stałego, po czym strąca się w sposób ciągły w postaci kłaczków i osadza się cząstki ciała stałego zasadowej, ciekłej i stałej pozostałości wiertniczej, podczas gdy ciekłe pozostałości wiertnicze z domieszanymi środkami koagulacyjnymi pompuje się w sposób ciągły do zbiornika osadzania, przy czym prędkość przepływu oczyszczonej wody dobiera się mniejszą niż prędkość opadania cząstek ciała, następnie odprowadza się w sposób ciągły osadzone materiały stałe dla dalszego zastosowania lub składuje ewentualnie po uprzedniej koncentracji, w sposób ciągły recyrkuluje się wodę do rozcieńczania w procesie technologicznym (w magazynie przejściowym) i ciągle odprowadza się oczyszczoną wodę do oczyszczalni ścieków, gdy zawartość soli w recyrkulowanej wodzie jest równa zawartości soli oczyszczanej wody ciała stałego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy małej koncentracji ciał stałych, małej koncentracji soli i niskiej zawartości koloidów ochronnych bezpośrednio po domieszaniu do wypompowanej z magazynu przejściowego pozostałości wiertniczej środków koagulujących odprowadza się w sposób ciągły osuszone materiały stałe dla dalszego zastosowania lub do składowania ewentualnie po uprzedniej koncentracji.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przy ciałach stałych z ciągu technologicznego dla iłu i wody słonej, przed ciągłą recyrkulacją wody do rozcieńczania w procesie technologicznym (w magazynie przejściowym) przy resztkowej zawartości soli leżącej powyżej ustalonej granicy dodatkowo rozcieńcza się wodą i tworzy szlam dla odsolenia ciał stałych, miesza się szlam ze środkami koagulującymi, po czym strąca się w postaci kłaczków i osadza się cząstki ciała stałego.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozcieńczenie przeprowadza się ściekami.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że rozcieńczenie przeprowadza się w stosunku ilościowym pięć części ścieków i jedna część ciekłych pozostałości wiertniczych.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że do środka rozcieńczającego tj. ścieków dodaje się środki koagulujące.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że usuwając stałe pozostałości wiertnicze, zwłaszcza z płuczek ił-słona woda, miesza się te pozostałości wiertnicze przed magazynowaniem przejściowym z recyrkulującą wodą tworząc zdolny do przepompowywania szlam.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wartość pH ustala się na około 7.
9. Sposób według zastrz. 1 albo 8, znamienny tym, że wartości pH ustala się za pomocą kwasu solnego lub kwasu octowego.
10. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że rozdrobnienie do konsystencji wodnistego szlamu przeprowadza się przy użyciu wody z ciągu technologicznego ił-woda słodka.

164 220
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciekłe pozostałości wiertnicze zawierające olej usuwa się oddzielnie od innych pozostałości wiertniczych.
12. Urządzenie do ciągłego usuwania odpadów i przeróbki zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych, znamienne tym, że ma wysokie zbiorniki jako magazyny przejściowe (2,10,18,20,24), dla gromadzenia zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych, do których przyłączone są urządzenia do dozowanego dodawania kwasów dla ustalenia wartości pH przejściowo magazynowych, zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych; przewody (C) do rozcieńczania pozostałości wiertniczych oraz każdorazowo urządzenie cyrkulacyjne (B), które połączone są przez przewody wyjściowe z jedno lub wielostopniowo umieszczonymi zbiornikami osadowymi (4, 6, 12, 22, 26) przepływowymi w sposób ciągły, do których dołączone są przewody (D) do dozowanego domieszywania środków koagulujących, przy czym zbiorniki osadowe mają poziomą rurę rozdzielającą (14) z otworami skierowanymi do góry i na dół, przyłączoną na króćcu wlotowym do mieszanki woda/materiał stały, ponadto zbiorniki osadowe przepływowe w sposób ciągły w obszarze dna posiadają króciec wylotowy dla osadzonych materiałów stałych i zasadowych, ciekłych i stałych pozostałości wiertniczych, a w górnej części posiadają króciec dla oczyszczonej wody, do którego dołączone są przewody (C) do zawracania wody do magazynu przejściowego, dla rozcieńczania pozostałości wiertniczych.
13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że posiada urządzenie do ustalania pompowanej porcji dla mieszanki woda/materiał stały, tak że pompowana porcja jest tak dobrana, iż prędkość siły nośnej wody jest mniejsza niż prędkość opadania cząstek ciała stałego.
14. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że zbiorniki osadowe zbocznikowane są przewodami obejściowymi BP połączonymi z przewodami wyjściowymi i przewodami recyrkulacyjnymi (C) przy niewielkiej koncentracji ciał stałych, małej koncentracji soli i niskiej zawartości koloidów ochronnych.
15. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że do zbiorników osadowych dołączone są urządzenia do koncentrowania wychodzących materiałów stałych.