1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28938
(51) E21C 41/32 (2006.01)
B09B 3/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0997.1
(22) 26.07.2013
(45) 15.09.2014, бюл. №9
(72) Монтаев Сарсенбек Алиакбар лы; Таскалиев
Азамат Тюлепкалиевич; Адилова Нургуль
Болатовна; Жарылгапов Сабит Муратович; Нариков
Канат Амангельдыевич; Монтаева Айнур
Сарсенбековна; Монтаева Нургуль Сарсенбековна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Западно-
Казахстанский аграрно-технический университет
им. Жангир хана" Министерства образования и
науки Республики Казахстан
(56) KZ 24716, E21B 43/00, 17.10.2011
(54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВОГО
ШЛАМА
(57) Изобретение относится к нефтедобывающей
промышленности и может найти применение при
утилизации буровых шламов, образующиеся при
бурении нефтяных скважин. Задачей, на решение
которой направлено предлагаемое изобретение,
является создание способа, позволяющего
эффективно и с минимальными затратами
производить утилизацию буровых шламов, с
выходом готовой продукции для дорожного
строительства, что решает проблему расширения
сырьевой базы дорожной отрасли и устраняет
вредные воздействия бурового шлама на
окружающую среду.
Способ утилизации бурового шлама,
включающий химическую фиксацию с помощью
негашеной извести, отличающийся тем, что в
буровой шлам с естественной влажностью вводят
послойно негашеную известь и глину в
соотношении 1:3 по объему и подвергают
совместному перемешиванию с буровым шламом
без добавления воды до образования
конгломератной массы с влажностью 8 - 10% с
последующим хранением и отправкой для
строительства дорожного полотна, где производят
уплотнения при давлении 10,0 -15,0 МПа.
Использование предлагаемого изобретения
позволяет улучшить экологическую обстановку за
счет эффективной утилизации буровых шламов
путем практического их использования и не требует
больших материальных затрат.
(19)KZ(13)A4(11)28938

2. 28938
2
Изобретение относится к нефтедобывающей
промышленности и может найти применение при
утилизации буровых шламов, образующихся при
бурении не нефтяных скважин. Задачей, на решение
которой направлено предлагаемое изобретение,
является создание способа, позволяющего
эффективно и с минимальными затратами
производить утилизацию буровых шламов, что
улучшает состояние окружающей среды.
Использование предлагаемого изобретения
позволяет улучшить экологическую обстановку за
счет эффективной утилизации буровых шламов и не
требует больших материальных затрат.
Одним из известных способов утилизации
буровых отходов включает рытье котлована в
минеральном грунте [Агзамов Ф.А.,
Измухамбетов Б.С. Долговечность тампонажного
камня в коррозионных средах. - СПб.: Недра, 2005.
с.318, Быков И.Ю. Техника экологической защиты
Крайнего Севера при строительстве скважин. - Л.:
Издательство Ленинградского университета,
1991.с.240. Быков И.Ю., Гуменюк А.С,
Литвиенко В.И. Охрана окружающей среды при
строительстве скважин. - М.: ВНИИОЭНГ, 1985.
с.37. (Обзор, информ. Сер. Коррозия и защита
окружающей среды в нефтегазовой
промышленности).]. Извлеченный грунт
используется для обвалования котлована и
гидроизоляции полости котлована слоем глины.
Затем котлован заполняется отходами бурения,
проходит процесс расслоения отходов бурения на
загущенную и жидкую фазы. Амбары освобождают
от жидкой фазы, которую направляют в систему
сбора и подготовки нефти с последующим
использованием ее в системе поддержания
пластового давления. Вода из жидкой фазы может
удаляться путем испарения. Затем загущенные
отходы бурения засыпают минеральным грунтом.
Наиболее близким к изобретению является
утилизация бурового шлама с фиксацией с
помощью извести [Патент №24716]. Недостатками
указанных способов является большое количество
содержания извести и низкие физико-механические
свойства готового продукта.
Предлагаемый нами способ утилизации
реализуется согласно разработанной
технологической схеме (Фиг.1).
Для получения композиционной смеси в
металлическую емкость сначала был залит буровой
шлам естественного отбора толщиной 40 см. Затем
на поверхность бурового шлама равномерно
засыпалась негашеная известь толщиной 10 см и
вылеживался в течении 2 часов. После истечения
этого времени в поверхность двухслойной
композиции засыпалась глина толщиной 20 см и
вылеживался в течении 2 часов. После чего
трехслойная смесь подавалась в двухвальный
смеситель, где тщательно перемешивался. Из
перемешанной трехкомпонентной композиционной
смеси формовались образцы цилиндры (50×50мм) и
балочки (40×40×160мм) методом полусухого
прессования. Давление прессования составляет
10 МПа. Полученные образцы хранились в
естественных условиях в течении 28 суток и
испытывались для определения физико-
механических свойств.
В процессе засыпки негашеной извести на
поверхность бурового шлама наблюдается
интенсивная адсорбция влаги содержащейся в
буровом шламе и происходит процесс гашения
извести с выделением тепла.
Кроме того, параллельно наблюдалась испарение
влаги вследствие нагрева смеси связанные с
процессами химических реакций. При засыпке в
двухкомпонентный слой глины и вылеживание
глины наблюдается интенсивная адсорбция влаги
глинистого компонента. При этом трехслойная
композиционная смесь приобретает конгломератное
состояние.
При этом установлено, что по истечении
определенного времени смесь бурового шлама
негашеной извести и глины приобретает
способность формоваться.
Из полученных сырьевых смесей для
исследования их формовочных свойств
формовались образцы цилиндры (5×5×5см) и
балочки (4×4×16см).
Цель данного этапа исследования - изучить
процесс уплотнения в зависимости от давления
прессования и выявить возможность использования
их как насыпного грунта и как элемент конструкции
дорожной одежды.
Отформованные образцы сначала испытывались
для определения сырцовой прочности, а остальные
образцы сушились в сушильном шкафу при
температуре 35 -40°С, т. е. максимально
приближенных условиях к естественной сушке.
Высушенные образцы подвергались к физико-
механическим испытаниям по стандартным
методикам. Результаты экспериментальных
исследований представлены в таблице 1.
Табл. 1.
Результаты экспериментальных исследований физико - механических свойств образцов от давления
прессования
№
состава
Состав
сырьевой смеси
Давление
прессования, МПа
Сырцовая
прочность, МПа
Прочность при
сжатии, МПа
Прочность при
изгибе, МПа
Средняя
плотность, г/см3
10 1,48 4,6 0,96 1,321 Буровой шлам
70
глиняноизвестк
овая смесь
-30
15 1,65 5,4 1,25 1,37

3. 28938
3
№
состава
Состав
сырьевой смеси
Давление
прессования, МПа
Сырцовая
прочность, МПа
Прочность при
сжатии, МПа
Прочность при
изгибе, МПа
Средняя
плотность, г/см3
10 1,62 5,6 1,28 1,362 Буровой шлам
-60 глиняно-
известковая
смесь -40
15 1,71 5,8 1,32 1,39
10 1,72 6,3 1,35 1,413 Буровой шлам
-50
глиняно-
известковая
смесь -50
15 1,85 6,7 1,36 1,432
Как показывает результаты экспериментальных
исследований, с увеличением давления прессования
от 10 до 15 МПа наблюдается стабильное
увеличение значение сырцовой прочности,
прочности при сжатии и изгибе высушенных
образцов, а также средней плотности.
При этом максимальное значение сырцовой
прочности, прочности при сжатии и изгибе
высушенных образцов, а также средней плотности
наблюдается в тех составах, где содержание глиняно
- известковой смеси - 50%. Например, сырцовая
прочность состава №3, где содержание глиняно -
известковой смеси - 50%, при давлении прессования
15 МПа значение сырцовой прочности составило
1,85 МПа, прочности при сжатии высушенных
образцов 6,7 МПа, при изгибе 1,36 МПа, а значение
средней плотности составило 1,432 г/см3
.
Предлагаемая нами технология обезвреживания
буровых отходов отличается тем, что в качестве
минеральной добавки используется глиняно -
известковая смесь в соотношении 3:1 и
перемешивается с буровым шламом с естественной
влажностью до получения однородной массы в виде
конгломерата и складируются для отправки к
потребителю. В результате перемешивания
бурового шлама с естественной влажностью с
глиняно - известковой смесью происходят физико -
химические реакции и процессы, способствующие
обезвреживанию хлористых соединении и
образованию гомогенной смеси пригодные для
использования, как насыпного грунта, так и верхней
дорожной одежды для строительства
внутрипромысловых дорог.
Кроме того, для организации работ по
обезвреживанию отходов бурения не требуется
специального дорогостоящего необходимого
оборудования и приборов, что облегчает до
минимума затраты для их практической реализации
фактически в любом регионе, где производятся
буровые работы.
Следует отметить, что именно добавка глиняно -
известковой смеси в указанном соотношении
переводит буровой шлам в категорию сырьевых
материалов, пригодных для дорожного
строительства не только как насыпного, но и как
конструктивной верхней дорожной одежды, так как
известь известна как воздушное вяжущее вещество
способного твердеть в композиции с силикатными
материалами.
Использование обезвреженного бурового шлама
по предлагаемой технологии позволяет полностью
утилизировать, используя их в качестве дорожного
полотна. А это очень выгодно с точки зрения
экономии природных сырьевых ресурсов, так как
дорожное строительство является крупным
потребителем природного сырья в виде глины,
песка, гравия и щебня.
Пример 1.
Для получения композиционной смеси в
металлическую емкость сначала был залит буровой
шлам естественного отбора толщиной 40 см. Затем
на поверхность бурового шлама равномерно
засыпалась негашеная известь толщиной 10 см и
вылеживался в течении 2 часов. После истечения
этого времени в поверхность двухслойной
композиции засыпалась глина толщиной 20 см и
вылеживался в течении 2 часов. После чего
трехслойная смесь подавалась в двухвальный
смеситель, где тщательно перемешивался. Из
перемешанной трехкомпонентной композиционной
смеси формовались образцы цилиндры (50×50мм) и
балочки (40×40×160мм) методом полусухого
прессования. Давление прессования составляет
10 МПа. Полученные образцы хранились в
естественных условиях в течении 28 суток и
испытывались для определения физико-
механических свойств.
Полученный материал обладает следующими
свойствами: сырцовая прочность- 1,48 МПа,
прочность при сжатии - 4,6 МПа, прочность при
изгибе - 0,96 МПа, средняя плотность - 1,32 г/см3
.
Пример 2.
Для получения композиционной смеси в
металлическую емкость сначала был залит буровой
шлам естественного отбора толщиной 40 см. Затем
на поверхность бурового шлама равномерно
засыпалась негашеная известь толщиной 15 см и
вылеживался в течении 3 часов. После истечения
этого времени в поверхность двухслойной
композиции засыпалась глина толщиной 30 см и
вылеживался в течении 2,5 часов. После чего
трехслойная смесь подавалась в двухвальный
смеситель, где тщательно перемешивался. Из
перемешанной трехкомпонентной композиционной
смеси формовались образцы цилиндры (50×50мм) и
балочки (40×40×160мм) методом полусухого
прессования. Давление прессования составляет
15 МПа. Полученные образцы хранились в
естественных условиях в течении 28 суток и
испытывались для определения физико-
механических свойств.
Полученный материал обладает следующими
свойствами: сырцовая прочность- 1,85 МПа,

4. 28938
4
прочность при сжатии - 6,7 МПа, прочность при
изгибе - 1,36 МПа, средняя плотность - 1,432 г/см3
.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ утилизации бурового шлама,
включающий химическую фиксацию с помощью
негашеной извести, отличающийся тем, что в
буровой шлам с естественной влажностью вводят
послойно негашеную известь и глину в
соотношении 3:1 по объему и подвергают
совместному перемешиванию с буровым шламом
без добавления воды до образования
конгломератной массы с влажностью 8-10% с
последующим хранением и отправкой для
строительства дорожного полотна, где производят
уплотнения при давлении 10,0-15,0 МПа.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч