RU2387689C1 - Drilling waste inertisation composition - Google Patents

Drilling waste inertisation composition Download PDF

Info

Publication number
RU2387689C1
RU2387689C1 RU2009100225/03A RU2009100225A RU2387689C1 RU 2387689 C1 RU2387689 C1 RU 2387689C1 RU 2009100225/03 A RU2009100225/03 A RU 2009100225/03A RU 2009100225 A RU2009100225 A RU 2009100225A RU 2387689 C1 RU2387689 C1 RU 2387689C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling waste
composition
inertisation
drilling
cement
Prior art date
Application number
RU2009100225/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Владимирович Пономаренко (RU)
Дмитрий Владимирович Пономаренко
Сергей Николаевич Перевалов (RU)
Сергей Николаевич Перевалов
Вячеслав Григорьевич Ященко (RU)
Вячеслав Григорьевич Ященко
Original Assignee
ООО ПКБ "Геотехнология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО ПКБ "Геотехнология" filed Critical ООО ПКБ "Геотехнология"
Priority to RU2009100225/03A priority Critical patent/RU2387689C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2387689C1 publication Critical patent/RU2387689C1/en

Links

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas production.
SUBSTANCE: invention aims at hardening (inertisation) neutralisation of drilling waste (spent clay mud and drilling sludge, and other core boring), containing mineral oil, heavy metals, surfactants and other contaminants. The drilling waste inertisation composition contains, wt %: cement 40-80; natural silica gel 20-60; 20% liquid glass 10-20 of a dry setting material.
EFFECT: lower labour input for preparing the drilling waste inertisation composition for neutralisation and recycling.
3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к охране природной среды при строительстве, эксплуатации и демонтаже нефтегазовых скважин и предназначено для нейтрализации методом отверждения (инертизации) отходов бурения (отработанные глинистые буровые растворы и буровые шламы, а также другие шламы), содержащих нефтепродукты, тяжелые металлы, ПАВ и другие загрязнители.The invention relates to the protection of the natural environment during the construction, operation and dismantling of oil and gas wells and is intended to neutralize by the method of curing (inertization) of drilling waste (spent clay drilling fluids and drill cuttings, as well as other cuttings) containing oil products, heavy metals, surfactants and other pollutants .

Известны составы, используемые для нейтрализации методом отверждения всего объема захороняемых отходов бурения. Их основу составляют цементная пыль и отходы гипсового производства (см. патент RU № 2162918, МПК 7 E02D 31/02, D09D 1/00, С09К 7/02 от 10 февраля 2001 г.).Known compositions used to neutralize by curing the entire volume of buried drilling waste. They are based on cement dust and gypsum production waste (see patent RU No. 2162918, IPC 7 E02D 31/02, D09D 1/00, C09K 7/02 of February 10, 2001).

Основными существенными недостатками известного состава являются:The main significant disadvantages of the known composition are:

- не решена проблема утилизации соли;- the problem of salt utilization has not been resolved;

- обязателен амбарный способ накопления отходов бурения;- a barn storage method for drilling waste is required;

- трудоемкость процесса перемешивания в амбаре всего объема отходов бурения с консолидирующим материалом.- the complexity of the mixing process in the barn of the total volume of drilling waste with consolidating material.

Известен также и состав для инертизации отходов бурения на основе цемента и с доломитовой мукой (см. патент РФ № 2040633, МПК Е02В 3/16, C09R 7/02 от 25.07.1995 г.).Also known is a composition for inertizing drilling wastes based on cement and with dolomite flour (see RF patent No. 2040633, IPC EV 3/16, C09R 7/02 of July 25, 1995).

Основными существенными недостатками известного состава являются:The main significant disadvantages of the known composition are:

- необходимость использования амбарного способа накопления отходов бурения;- the need to use the barn method of accumulation of drilling waste;

- трудоемкость процесса перемешивания в амбаре всего объема отходов бурения с консолидирующим материалом;- the complexity of the mixing process in the barn of the total volume of drilling waste with consolidating material;

- необходимость захоронения отвержденного материала в амбарах.- the need for the disposal of cured material in barns.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявляемого решения, является состав на основе цемента и других материалов (см. SU 1754881 от 15.08.1992, 4 с.).The closest analogue selected as a prototype of the proposed solution is a composition based on cement and other materials (see SU 1754881 from 08/15/1992, 4 pp.).

Основными существенными недостатками использования известного прототипа являются:The main significant disadvantages of using the known prototype are:

- трудоемкость процесса смешения компонентов состава и отходов бурения;- the complexity of the process of mixing the components of the composition and drilling waste;

- не решена проблема утилизации соли.- the problem of salt disposal has not been resolved.

Основной задачей заявляемого технического решения являются снижение трудоемкости приготовления состава для инертизации отходов бурения и высокая эффективность его использования для обезвреживания и утилизации отходов бурения, загрязненных тяжелыми металлами, фенолами, нефтепродуктами и другими загрязнителями.The main objective of the proposed technical solution is to reduce the complexity of the preparation of the composition for inertization of drilling waste and the high efficiency of its use for the disposal and disposal of drilling waste contaminated with heavy metals, phenols, oil products and other pollutants.

Поставленная задача решается в изобретением за счет использования в составе для инертизации отходов бурения цемента, дополнительно - природного силикагеля и 20%-ного жидкого стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in the invention due to the use of cement for drilling waste inertization, in addition, natural silica gel and 20% water glass in the following ratio, wt.%:

цементcement 40-8040-80 природный силикагельnatural silica gel 20-6020-60 указанное жидкое стеклоspecified liquid glass 10-20 от сухого отверждаемого10-20 from dry curable материалаmaterial

Ни из научной, ни из патентной литературы нам не известно о существовании состава, используемого для инертизации отходов бурения, содержащего компоненты, идентичные предлагаемым.Neither from the scientific nor from the patent literature is we aware of the existence of a composition used to inert the drilling waste containing components identical to those proposed.

В качестве цемента используют портландцемент марки М-500 и другие виды цемента.As cement use Portland cement brand M-500 and other types of cement.

В качестве природного силикагеля используют опоку - кремнеземистые породы, содержащие до 97% кремнекислоты, аморфного кремнезема (опала) и небольшое количество других примесей (см. сайт http://www.idt-invest.ru/termin4.htm.). Опал представляет собой водосодержащий коллоидальный оксид кремния глобулярного строения (Горная энциклопедия, том 3, М.: Советская энциклопедия, 1987, с.569).As a natural silica gel, flask is used - siliceous rocks containing up to 97% silica, amorphous silica (opal) and a small amount of other impurities (see the website http://www.idt-invest.ru/termin4.htm.). Opal is a water-containing colloidal silicon oxide of globular structure (Mining Encyclopedia, Volume 3, M .: Soviet Encyclopedia, 1987, p. 569).

Существенные признаки заявляемого решения в совокупности обладают новизной, и предлагаемый состав соответствует критерию новизны для признания его изобретением. Совокупность существенных признаков, присущих заявленному решению, необходима и достаточна для реализации поставленной изобретением задачи (каждый из признаков необходим, а все вместе достаточны). Таким образом, существенные признаки предлагаемого в качестве изобретения задачи влияют непосредственно на реализацию поставленной задачи. Правомерен вывод о наличии причинно-следственной связи между существенными признаками данного решения и реализуемой задачей, что свидетельствует о том, что заявляемый состав соответствует критерию «изобретательский уровень».The essential features of the proposed solution together have novelty, and the proposed composition meets the criterion of novelty for recognition of his invention. The set of essential features inherent in the claimed solution is necessary and sufficient to achieve the objectives of the invention (each of the features is necessary, but all together are sufficient). Thus, the essential features of the proposed invention as a problem directly affect the implementation of the task. The conclusion about the existence of a causal relationship between the essential features of this decision and the task being implemented is legitimate, which indicates that the claimed composition meets the criterion of "inventive step".

Предлагаемый состав с присущими ему существенными признаками может быть в промышленных условиях реализован многократно с полным решением поставленной задачи.The proposed composition with its essential features can be implemented in an industrial environment repeatedly with a complete solution of the problem.

Отсюда правомерен вывод о соответствии заявляемого решения критерию «промышленная применимость».Hence the conclusion that the proposed solution meets the criterion of "industrial applicability" is legitimate.

Предлагаемый состав для инертизации отходов бурения апробирован в полупроизводственных условиях эксплуатации Астраханского газоконденсатного месторождения, где большая часть отходов бурения отличается высокой минерализацией. Ниже приводятся результаты этой апробации (табл.1, 2, 3).The proposed composition for the inertization of drilling waste was tested in semi-production conditions for the operation of the Astrakhan gas condensate field, where most of the drilling waste is highly mineralized. The results of this testing are given below (Tables 1, 2, 3).

Пример 1.Example 1

Отходы бурения поступали на блок инертизации (промышленная установка обезвреживания шламов). Здесь при помощи лопастного смесителя производили механическое перемешивание отходов бурения с консолидирующим материалом «АОРСИТ-ИН» на основе портландцемента марки М 500-40 мас.% и тонкодисперсной (0,01-0,25 мм) активной добавки - опоки - 60 мас.%. В количественном эквиваленте расход отверждающего состава составил примерно 200 кг (цемента - 80 кг, сорбента - 120 кг) на 1 т отходов бурения. Затем добавляли 10% от сухого отверждаемого материала раствор активатора твердения (100 кг на 1 т отходов) 20%-ное натриевое жидкое стекло, представляющее собой густую жидкость и обладающее следующими характеристиками: массовая доля двуокиси кремния - 24,8-34,3; массовая доля окиси железа и окиси алюминия - не более 0,25%; массовая доля окиси кальция - не более 0,12%; массовая доля серного ангидрида - не более 0,07%; массовая доля окиси натрия - 9,0-12,9%; силикатный модуль - 2,7-2,9; плотность - 1,36-1,5 г/см3.Drilling wastes came to the inertization unit (industrial installation for the neutralization of sludge). Here, with the help of a paddle mixer, mechanical mixing of drilling waste with the AORCIT-IN consolidating material was carried out on the basis of Portland cement grade M 500-40 wt.% And finely dispersed (0.01-0.25 mm) active additive - flask - 60 wt.% . In quantitative terms, the consumption of curing composition was approximately 200 kg (cement - 80 kg, sorbent - 120 kg) per 1 ton of drilling waste. Then, 10% of the dry curable material was added; a hardening activator solution (100 kg per 1 ton of waste) 20% sodium liquid glass, which is a thick liquid and having the following characteristics: mass fraction of silicon dioxide - 24.8-34.3; mass fraction of iron oxide and aluminum oxide - not more than 0.25%; mass fraction of calcium oxide - not more than 0.12%; mass fraction of sulfuric anhydride - not more than 0.07%; mass fraction of sodium oxide - 9.0-12.9%; silicate module - 2.7-2.9; density - 1.36-1.5 g / cm 3 .

При перемешивании смеси инертизации с отходами бурения происходит связывание токсичных примесей сорбентом. Сорбция токсичных примесей в комплексе протекает до полного обезвреживания (табл.1).When the inertization mixture is mixed with drilling waste, toxic impurities are bound by a sorbent. Sorption of toxic impurities in the complex proceeds to complete neutralization (Table 1).

Добавление активаторов твердения (цемента и жидкого стекла) позволяет получить на основе обезвреженного отхода достаточно прочный материал. Образовавшаяся при твердении прочная консервирующая матрица предотвращает растворение токсичных веществ под воздействием компонентов окружающей среды, дополнительно связывает их физически и химически, снижает поверхность контакта с окружающей средой.The addition of hardening activators (cement and water glass) makes it possible to obtain a sufficiently strong material based on the neutralized waste. The strong preservative matrix formed during hardening prevents the dissolution of toxic substances under the influence of environmental components, additionally binds them physically and chemically, and reduces the contact surface with the environment.

Таблица 1Table 1 Результаты анализа водной вытяжки, выделенной из отвержденной смеси (буровой шлам + отверждающий состав «АОРСИТ-ИН»)The results of the analysis of the water extract extracted from the cured mixture (drill cuttings + AORSIT-IN curing compound) НаименованиеName рНpH Плотный остаток, %Dense residue,% Оптическая плотность, АOptical density, A Na+ %Na + % Cl- %Cl - % Ca2+ %Ca 2+ % Mg2+ %Mg 2+ % SO42- %SO 4 2- % НСО3- %NSO 3 - % СО32- %CO 3 2- % Буровой шламDrill cuttings 8,898.89 42,0542.05 0,6910.691 9,949.94 9,949.94 1,151.15 0,050.05 1,871.87 0,040.04 0,240.24 Отвержденная смесьCured mixture 11,6511.65 2,882.88 0,1660.166 0,080.08 0,050.05 0,770.77 0,030,03 1,021,02 0,020.02 3,013.01

Пример 2.Example 2

Отходы бурения поступали на блок инертизации (промышленная установка обезвреживания шламов). Здесь при помощи лопастного смесителя производили механическое перемешивание отходов бурения с консолидирующим материалом «АОРСИТ-ИН» на основе портландцемента марки М 500-60 мас.% и тонкодисперсной (0,01-0,25 мм) активной добавки - опоки - 40 мас.%. В количественном эквиваленте расход отверждающего состава составил примерно 200 кг (цемента - 120 кг, сорбента - 80 кг) на 1 т отходов бурения. Затем добавляли 20% от сухого отверждаемого материала раствор активатора твердения (200 кг на 1 т отходов) 20%-ное натриевое жидкое стекло.Drilling wastes came to the inertization unit (industrial installation for the neutralization of sludge). Here, with the help of a paddle mixer, mechanical mixing of drilling waste with the AORCIT-IN consolidating material was performed on the basis of Portland cement grade M 500-60 wt.% And finely dispersed (0.01-0.25 mm) active additive - flask - 40 wt.% . In quantitative terms, the consumption of the curing composition was approximately 200 kg (cement - 120 kg, sorbent - 80 kg) per 1 ton of drilling waste. Then, 20% of the dry curable material was added, a hardening activator solution (200 kg per 1 ton of waste), 20% sodium liquid glass.

Результаты апробации состава в примере 2 даны в табл.2.The results of testing the composition in example 2 are given in table.2.

Таблица 2table 2 Результаты анализа водной вытяжки, выделенной из отвержденной смеси (буровой шлам + отверждающий состав «АОРСИТ-ИН»)The results of the analysis of the water extract extracted from the cured mixture (drill cuttings + AORSIT-IN curing compound) НаименованиеName рНpH Плотный остаток, %Dense residue,% Оптическая плотность, АOptical density, A Na+ %Na + % Cl- %Cl - % Са2+ %Ca 2+ % Mg2+ %Mg 2+ % SO42- %SO 4 2- % НСО3- %NSO 3 - % СО32- %CO 3 2- % Буровой шламDrill cuttings 8,898.89 42,0542.05 0,6910.691 9,949.94 9,949.94 1,151.15 0,050.05 1,871.87 0,040.04 0,240.24 Отвержденная смесьCured mixture 11,9611.96 3,353.35 0,0980,098 0,020.02 0,150.15 0,640.64 0,000.00 0,850.85 0,030,03 4,864.86

Пример 3.Example 3

Отходы бурения поступали на блок инертизации (промышленная установка обезвреживания шламов). Здесь при помощи лопастного смесителя производили механическое перемешивание отходов бурения с консолидирующим материалом «АОРСИТ-ИН» на основе портландцемента марки М 500-80 мас.% и тонкодисперсной (0,01-0,25 мм) активной добавки - опоки - 20 мас.%. В количественном эквиваленте расход отверждающего состава составил примерно 200 кг (цемента - 160 кг, сорбента - 40 кг) на 1 т отходов бурения. Затем добавляли 15% от сухого отверждаемого материала раствор активатора твердения (150 кг на 1 т отходов) 20%-ное натриевое жидкое стекло.Drilling wastes came to the inertization unit (industrial installation for the neutralization of sludge). Here, with the help of a paddle mixer, mechanical mixing of drilling waste with the AORCIT-IN consolidating material was performed on the basis of Portland cement grade M 500-80 wt.% And finely dispersed (0.01-0.25 mm) active additive - flask - 20 wt.% . In quantitative terms, the consumption of curing composition was approximately 200 kg (cement - 160 kg, sorbent - 40 kg) per 1 ton of drilling waste. Then, 15% of the dry curable material was added, a hardening activator solution (150 kg per 1 ton of waste), 20% sodium liquid glass.

Результаты апробации состава в примере 3 даны в табл.3.The results of testing the composition in example 3 are given in table.3.

Таблица 3Table 3 Результаты анализа водной вытяжки, выделенной из отвержденной смеси (буровой шлам + отверждающий состав «АОРСИТ-ИН»)The results of the analysis of the water extract extracted from the cured mixture (drill cuttings + AORSIT-IN curing compound) НаименованиеName рНpH Плотный остаток, %Dense residue,% Оптическая плотность, АOptical density, A Na+ %Na + % Cl- %Cl - % Са2+ %Ca 2+ % Mg2+ %Mg 2+ % SO42- %SO 4 2- % НСО3- %NSO 3 - % СО32- %CO 3 2- % Буровой шламDrill cuttings 8,898.89 42,0542.05 0,6910.691 9,949.94 9,949.94 1,151.15 0,050.05 1,871.87 0,040.04 0,240.24 Отвержденная смесьCured mixture 11,6911.69 4,324.32 0,1560.156 0,040.04 0,100.10 0,690.69 0,050.05 1,141.14 0,030,03 3,623.62

Продуктом обезвреживания отходов бурения в примерах 1, 2, 3 является инертная масса с характеристиками техногенных грунтов, соответствующих IV классу опасности, которая может использоваться в качестве инертного грунта для выравнивания рельефа местности, засыпки освобожденных от шлама амбаров, а также при строительстве дорог.The product of the neutralization of drilling waste in examples 1, 2, 3 is an inert mass with the characteristics of technogenic soils corresponding to hazard class IV, which can be used as an inert soil to level the terrain, backfill barns freed from sludge, and also during road construction.

Предлагаемый состав для инертизации отходов бурения, загрязненных тяжелыми металлами, фенолами, нефтепродуктами, ПАВ и другими загрязнителями, имеет ряд преимуществ перед известными аналогичными решениями, в т.ч. и перед прототипом, а именно:The proposed composition for the inertization of drilling waste contaminated with heavy metals, phenols, petroleum products, surfactants and other pollutants has several advantages over known similar solutions, including and before the prototype, namely:

- полное обезвреживание и утилизация отходов бурения;- complete neutralization and disposal of drilling waste;

- вторичное использование продуктов обезвреживания и утилизации отходов бурения;- reuse of products of neutralization and disposal of drilling waste;

- снижение экономических затрат при обращении с отходами бурения.- reduction of economic costs when handling drilling waste.

Claims (1)

Состав для инертизации отходов бурения на основе цемента, отличающийся тем, что дополнительно содержит тонкодисперсную активную добавку - природный силикагель и 20%-ное жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
цемент 40-80 природный силикагель 20-60 указанное жидкое стекло 10-20 от сухого отверждаемого материала
Composition for inertization of drilling waste based on cement, characterized in that it additionally contains a finely dispersed active additive - natural silica gel and 20% liquid glass, in the following ratio, wt.%:
cement 40-80 natural silica gel 20-60 specified liquid glass 10-20 from dry curable material
RU2009100225/03A 2009-01-11 2009-01-11 Drilling waste inertisation composition RU2387689C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009100225/03A RU2387689C1 (en) 2009-01-11 2009-01-11 Drilling waste inertisation composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009100225/03A RU2387689C1 (en) 2009-01-11 2009-01-11 Drilling waste inertisation composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2387689C1 true RU2387689C1 (en) 2010-04-27

Family

ID=42672589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009100225/03A RU2387689C1 (en) 2009-01-11 2009-01-11 Drilling waste inertisation composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2387689C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2519861C2 (en) * 2012-09-21 2014-06-20 Лонест Холдинг Корп. Drilling waste neutralisation method and plant for its implementation
CN110240840A (en) * 2019-05-09 2019-09-17 中国石油大学(华东) A kind of surface application agent and technique solidifying waste for handling drilling well

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПРОХОРОВ A.M. и др. Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1976, т.23, с.1071. БУСЕВ А.И. и др. Определения, понятия, термины в химии. - М.: Просвещение, 1981, с.120. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2519861C2 (en) * 2012-09-21 2014-06-20 Лонест Холдинг Корп. Drilling waste neutralisation method and plant for its implementation
CN110240840A (en) * 2019-05-09 2019-09-17 中国石油大学(华东) A kind of surface application agent and technique solidifying waste for handling drilling well
CN110240840B (en) * 2019-05-09 2021-03-26 中国石油大学(华东) Surface coating agent and process for treating drilling solidification waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Green remediation and recycling of contaminated sediment by waste-incorporated stabilization/solidification
Wang et al. Mixture design and treatment methods for recycling contaminated sediment
CN103881727B (en) The stabilizing and curing agent of remediating heavy metal and toxic organic compound combined contamination soil and using method thereof
Li et al. Sustainable stabilization/solidification of arsenic-containing soil by blast slag and cement blends
Al-Ansary et al. Stabilisation/solidification of synthetic petroleum drill cuttings
CN102343357B (en) Stabilizer suitable for heavy metal contaminated soil and application method thereof
Cherian et al. Engineering and environmental evaluation for utilization of recycled pulp mill fly ash as binder in sustainable road construction
Gonzalez et al. Sewage treatment sludge biochar activated blast furnace slag as a low carbon binder for soft soil stabilisation
RU2439018C2 (en) Mixture for producing construction material
Wang et al. Sustainable and efficient stabilization/solidification of Pb, Cr, and Cd in lead-zinc tailings by using highly reactive pozzolanic solid waste
RU2408626C2 (en) Composite material (versions)
Deming et al. Physical characteristics and environmental risks assessment of oil-based drilling cuttings residues used for subgrade materials
Couvidat et al. Environmental evaluation of dredged sediment submitted to a solidification stabilization process using hydraulic binders
CN107285702A (en) A kind of filling slurry of colliery doping discarded concrete aggregate
Litvinova Organo-mineral additives based on oil and gas complex waste to building materials
Fei et al. On-Site solidification/stabilization of Cd, Zn, and Pb co-contaminated soil using cement: Field trial at Dongdagou ditch, Northwest China
Movahedrad et al. Effect of basic oxygen furnace slag incorporation into calcium-based materials on solidification/stabilization of a zinc-contaminated kaolin clay
RU2625494C1 (en) Method of manufacturing lithitioned artificial soil
RU2387689C1 (en) Drilling waste inertisation composition
RU2656379C1 (en) Method for processing of drilling sludge
CN111517738B (en) Curing treatment method and recycling application of natural gas drilling rock debris
Lim et al. Application of basic oxygen furnace slag in increased utilization of dredged harbor sediment
CN1931775A (en) Mixed material of regenerated building residue and its prepn process
RU2564839C1 (en) Method of recultivation of lands occupied with sludge sump
Abu-Qdais et al. Leachability of heavy metals from stabilized/solidified mine tailing in Russia

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20110415

HE4A Change of address of a patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20130708

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200112