Аннотация

В данной работе рассмотрено устройство покрытия и основания подъездных дорог для обустройства нефтяных и газовых месторождений с использованием бурового шлама.

В данной статье рассмотрено 3 материала на основе бурового шлама: строительный материал «РЕСОИЛ»,  строительный материал ООО «ЭкоТЭК» марки А и дорожно-строительный композиционный материал на основе бурового шлама, портландцемента, хлорида кальция, мелкого заполнителя и воды.

Ключевые слова: буровой шлам, покрытие дорог, обустройство месторождений, нефть, использование шлама, композиционный материал, грунт техногенный.

Abstract

This paper discusses the pavement and foundation of access roads for the construction of oil and gas fields using drill cuttings.

This article discusses 3 materials based on drill cuttings: building material «RESOIL», building material LLC «EcoTEK» grade A and road-building composite material based on drill cuttings, Portland cement, calcium chloride, fine aggregate and water.

Keywords: drill cuttings, road paving, field development, oil, cuttings use, composite material, man-made soil.

Важную роль при обустройстве месторождений нефти и газа занимают подъездные дороги. Строительство подъездных путей — этап, с которого начинаются работы по обустройству нефтяных и газовых месторождений.

При выборе вариантов проектных решений предпочтение отдают таким инженерным решениям, которые предусматривают наилучшее сочетание элементов дороги с ландшафтом и оказывают наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду. Обязательным элементом проектов являются мероприятия по охране окружающей среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов.

В данной работе описаны альтернативные покрытия подъездных дорог с использованием органо-минеральной смеси, получаемой из бурового шлама.

Среди промышленных отходов ведущее место занимают отходы бурения  – их появление неизбежно при бурении скважин. Отходы бурения – смесь буровых сточных вод, отработанного бурового раствора и выбуренной породы (бурового шлама). Ежегодно накапливается сотни тысяч тонн отходов, из всего объема реально утилизируется лишь малая часть. Вынужденное накопление и складирование отходов бурения  в шламовых амбарах из-за увеличения объемов бурения и отсутствия возможностей справиться со 100% переработкой отходов бурения, что влечет за собой трансформацию отходов бурения в окружающую среду, ухудшение экологической обстановки, повышение опасности загрязнения окружающей среды.  Поэтому перспективным представляется использование искусственного грунта на основе бурового шлама при строительстве подъездных дорог. По характеру образования буровой шлам является техногенным грунтом, т.е. естественным грунтом, измененным и перемещенным в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, в процессе производства которого произошло изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья.

В данной работе рассмотрено три дорожно-строительных материала на основе бурового шлама, пригодных для строительства внутрипромысловых дорог, в том числе в условиях Западной Сибири.

Использование (обезвреживание) буровых отходов с получением строительного материала «РЕСОИЛ» производится путем внесения наполнителя, вяжущих и сорбирующих компонентов по ТУ, с целью связывания мелкодисперсных частиц и свободной влаги бурового отхода в плотный массив  материала комковатой структуры.

Приготовление строительного материала «РЕСОИЛ» возможно непосредственно в шламовом амбаре, временных шламонакопителях, в выемках, приямках, технологических металлических емкостях, в картах специализированных полигонов промышленных отходов.

Строительный материал включает буровой отход, цемент, песок и добавку, отличающийся тем, что в качестве добавки он содержит диатомит, при следующем соотношении компонентов: цемент 1-15% от веса бурового отхода, песок 10-40% от объема бурового отхода, диатомит 0,1-5% от веса бурового отхода, при этом сначала вводят диатомит, а затем цемент и песок

Состав компонентов смеси для приготовления строительного материала «РЕСОИЛ» в соответствии с ТУ на основе буровых отходов представлен в таблице 1.

Таблица 1

Рекомендуемое количество компонентов для приготовления строительного материала «РЕСОИЛ»

Песок, % от объема буровых отходов	Портландцемент, % от веса буровых отходов	Диатомит, % от веса    буровых отходов
10-40	1-15	0,1-5

Карьерный и гидронамывной песок, используемый в качестве наполнителя и разбавителя, выполняет каркасную функцию, препятствуя излишнему оседанию смеси. Песок не  должен содержать смерзшихся комьев размером более 5 см, а также льда.

Портландцемент используется в качестве неорганического вяжущего, придающего смеси необходимую для работы текучесть за счет связывания воды. В процессе отвердения он   связывает отдельные частицы наполнителя.

Диатомит при внесении в заданном количестве обеспечивает смеси необходимый сорбционный эффект, увеличивая поглотительную емкость, повышая связывающую и капсулизирующую способность  смеси, тем самым, повышая эффективность обезвреживания токсичных компонентов буровых отходов (в первую очередь нефти)

Строительный материал «РЕСОИЛ», получаемый при использовании (утилизации, обезвреживании) буровых отходов в чистом виде или в составе композиций может быть использован:

— как замена песка при строительстве технологических объектов и автодорог (песчаных отсыпок);

— строительство внутрипромысловых автодорог;

— как основа рекультивационного грунта при засыпке (планировке, рекультивации)  земляных выемок, приямков, рекультивации шламовых амбаров (шламонакопителей), сухоройных и гидронамывных карьеров, полигонов (свалок) ТБО и промышленных отходов, рекультивации нефтезагрязненных и нарушенных земель.

Данный материал получил положительное заключение экспертной комиссии государственной экологической экспертизы материалов технической документации «Регламент по приготовлению и применению строительного материала «РЕСОИЛ» на основе обезвреживания буровых отходов». На рисунке  представлен сертификат соответствия на строительный материал «РЕСОИЛ».

Строительный материал Марки А ООО «ЭкоТЭК» получают при утилизации буровых шламов и нефтезагрязненных грунтов в искусственно отвержденную композицию путем обработки вяжущими веществами и смешивания с минеральными добавками. При этом производится экологически безопасный материал не токсичнее 4 класса опасности (малоопасные). Полученный материал соответствует ТУ 23.99.19-003-92440706-2018

Строительный материал получают путем перемешивания бурового шлама – 100% по объему, портландцемент – 10 %, мелкого заполнителя (строительный песок) – 15 %, цеолит – 5 %. В зависимости от содержания нефтепродуктов количество портландцемента увеличивается.

Таблица 2

Доля добавки портландцемента в % в зависимости от содержания нефтепродуктов в шламе

Содержание нефтепродуктов в БШ, г/кг	Доля добавки портландцемента, %
До 30	10
От 30 до 50	12
От 50 до 80	15
Выше 80	17

Цемент используется в качестве вяжущего реагента, который придает смеси необходимую для работы текучесть за счет связывания воды и отверждение частиц наполнителя.

В качестве заполнителя используют песок для строительных работ. Песок, используемый так же в качестве разбавителя, выполняет каркасную функцию, препятствует излишнему оседанию смеси.

В качестве минеральной добавки используют цеолит- природный минерал вулкано-генноосадочного происхождения, пронизанный тончайшими полостями и каналами, придающими ему свойства молекулярного сита.

Цеолит обладает сильными сорбирующими свойствами. Он выполняет функцию механического фильтра, а как ионообменник он обладает достаточно большой емкостью и широким спектром действия в отношении тяжелых металлов и радиоактивных элементов, сорбирует бактерии и вирусы, снижая общее микробное число.

Структура материала ООО «ЭкоТЭК» марки А после изготовления – пастообразная, в проектном возрасте — твердая. Подходит для устройства оснований, дополнительных слоев оснований и покрытий дорог с облегченным или переходным типом дорожных одежд.

Физико-механические показатели строительного материала приведены в таблице 3.

Таблица 3

Физико-механические показатели строительного материала

Марка материала	Наименование показателей	Единица измерения	Значение показателей
ООО «Эко ТЭК» Марка А	Водопроницаемость	См/сек	Не более 0,51*10^7
	Предел прочности на сжатие	Мпа	Не менее 2,00 (в основании дорожной одежды)
	Предел прочности на растяжение при изгибе, Rp	МПа	Не менее 0,33
	Морозостойкость	Циклы	Не менее 6

Данный материал получил техническое свидетельство о пригодности в строительстве № 5729-19 и сертификат соответствия № 0000898.

Дорожно-строительный композиционный материал (патент RU2629634 C1) на основе бурового шлама приготовлен путем перемешивания бурового шлама влажностью 50-60%, портландцемента, мелкого заполнителя (кварцевого песка) крупностью 1,5-3 мм в зависимости от содержания его в буровом шламе, добавления хлорида кальция, воды, исходя из условия необходимой пластичности смеси в зависимости от влажности бурового шлама при следующем соотношении компонентов, %:

-буровой шлам 60-80;

-портландцемент 10-20;

— мелкий заполнитель 0-20;

— хлорид кальция 3-5 (от массы портландцемента);

— вода.

Буровой шлам утилизируется без термической обработки в качестве основного компонента материала для покрытия дороги IV категории, а также для укрепления откосов земляных сооружений и грунтовых оснований зданий и сооружений.

Применяя совместно с буровым шламом цемент в количестве до 20% и ускоритель схватывания, происходит ускоренный набор прочности ДСКМ на сжатие (в 3 суток — от 0,875 до 3 МПа и выше), в 28 суток — 2,565…8,65 МПа, повышение морозостойкости, снижение водопоглощения (на 20%), к тому же за счет присутствия добавки исключается миграция галита, присутствующего в буровом шламе, на поверхность покрытия (высолообразование). Полученный ДСКМ можно применить для основания дорог, промысловых площадок и прочих сооружений (составы прочностью 2,565 МПа до 7,5 МПа) — не ниже 2 МПа по ГОСТ, а также составы прочностью от 7,5 МПа до 8,65 МПа — для покрытий дороги IV категории — не ниже 7,5 МПа по ГОСТ.

Приготовление данного дорожно- строительного материала возможно двумя способами:

1)      ДСКМ, приготовленный на мобильном бетоносмесительном узле БСУ.

2)      ДСКМ, изготовленный на строительной площадке методом ресайклинга.

Выводы:

• Использование бурового шлама в дорожном строительстве значительно уменьшает объем буровых отходов и снижает затраты на содержание и рекультивацию шламовых амбаров и полигонов, снижает риск ухудшения экологической обстановки, а также затраты на строительные материалы при строительстве дорог.

Список используемых источников информации

• Ольховников В.М. Надежный грунт // Строительная техника и технологии, 2008.

• Фурсов С.Г. Строительство конструктивных слоев дорожный одежд из грунтов, укрепленных вяжущими материалами // Автомобильные дороги и мосты, 2007г.

• Прокопец В.С. Повышение эффективности дорожно-строительных материалов механоактивационным модифицированием исходного сырья. Омск, 2005г.

• ТУ 23.99.19-003-92440706-2018 «Строительный материал. Технические условия». ООО «Эко ТЭК», г.Самара.

• ТД-2018-1 «Технологический регламент по утилизации отходов бурения с получением осветленной воды и строительного материала» ООО «Эко ТЭК», г. Самара, 2018г.

• ТУ 5711-002-90898453-2014 «строительный материал «РЕСОИЛ». Технические условия.» ООО «СеверЭкоСервис». Г.Нефтеюганск 2014г.

• «Об отходах производства и потребления» Федеральный закон РФ №89-ФЗ от 24.06.1998г. (в редакции от 29.12.2015г.);

• Действующие нормативные документы:

• ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация»

• ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства»

• ГОСТ 25 13 7-82 «Материалы нерудные строительные, щебень и песок плотные из отходов промышленности, заполнители для бетона пористые. Классификация»

• СП 11- 109-98 «Изыскания грунтовых строительных материалов»

• СП 37.13330.2012 «Промышленный транспорт».