ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ РАЦИОНАЛЬНОГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ ТЕРРИТОРИЙ

1.1 Практика инженерной защиты нефтегазопромысловых
территорий………

1.1.1 Требования по обустройству техногенных поверхностей

1.1.2 Анализ принципов защиты и восстановления окружающей
среды…………

1.2 Способы обеспечения экологической безопасности
нефтегазопромысловых территорий

1.2.1 Анализ наиболее характерных загрязнителей и путей их миграции
и аккумуляции

1.2.2 Принципы формирования противофильтрационных экранов

1.3 Проблемы накопления отходов бурения и иерархия методов
обращения с ними

1.3.1 Типизация отходов бурения

1.3.2 Региональные особенности составов буровых шламов в РФ

1.3.3 Анализ технологий утилизации буровых шламов в продукцию
различного назначения

1.3.4 Использования буровых шламов при фиторемедиации

1.4 Выводы, постановка цели и задач исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ
ОБСУЖДЕНИЕ……….

2.1 Исследование мелиорирующих свойств буровых шламов на
субстратах (контактное фитотестирование)

2.1.1 Программы и методы экспериментальных исследований
2.1.2 Описание эксперимента

2.1.3 Результаты экспериментов

2.1.5 Методическая новизна

2.2 Элюатное фитотестирование смесей на основе буровых шламов

2.1.1 Программы и методы экспериментальных исследований

2.1.2 Описание эксперимента

2.1.4 Результаты экспериментов

2.3 Химико-аналитическая характеристика буровых шламов Западной
Сибири………

2.3.1 Опробование буровых шламов с различных стратиграфических
подразделений

2.3.2 Опробование буровых шламах с различных нефтяных
месторождений

2.4 Полевые испытания

2.4.1 Программы и методы экспериментальных исследований

2.4.2 Описание эксперимента

2.4.3 Результаты полевых испытаний

2.5 Обсуждение результатов исследований

2.6 Выводы

ГЛАВА 3. МЕТОДИЧЕСКАЯ БАЗА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БУРОВЫХ ШЛАМОВ
ДЛЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ
ТЕРРИТОРИЙ……….

3.1 Стохастически-критериальная модель ранжирования буровых
шламов по полезным (потребительским) свойствам

3.1.1 Пример расчета эколого-экономического потенциала технологии
производства почвоподобных образований из буровых шламов
3.1.2 Ранжирование отходов по полезным (потребительским)
свойствам…….

3.2 Методика тестирования технологий защиты нефтегазопромысловых
территорий с использованием буровых шламов

3.3 Выводы

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ВАРИАБЕЛЬНЫХ И АДАПТИВНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ЗАЩИТЫ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ
ТЕРРИТОРИЙ.

4.1 Технология создания техногенных геохимических барьеров

4.1.1 Предпосылки проектирования техногенных геохимических
барьеров в составе эшелонированной системы защиты нефтехимического
комплекса……..

4.1.2 Обоснование принципов создания техногенных геохимических
барьеров из буровых шламов

4.2 Технология защиты нефтегазопромысловых территорий буровыми
шламами……

4.2.1 Программа подбора композиций почвоподобных образований на
основе буровых шламов

4.2.2 Ограничения применения технологий

4.2.3 Технологии производства почвоподобных образований из
буровых шламов

4.2.4 Методы защиты нефтегазопромысловых территорий с
использованием буровых шламов

4.2.5 Оценка эффективности технологии

4.3 Выводы

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Расчет экономических параметров технологии защиты
нефтегазопромысловых территорий буровыми шламами

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность, сформированы цель и задачи исследования.
В главе 1 приведены основные способы обустройства нефтегазопромысло- вых территорий и выявлены их недостатки, провоцирующие деградацию экоси- стем (опустынивание, дефляцию и эрозию техногенных поверхностей, развитие геотермических процессов, загрязнение геологической среды и подземных вод).
Систематизированы по принципу бурения, обустройства и времени размещения накопители буровых шламов (далее – БШ). Выявлена необходимость совершенствования методов проектирования нефтегазопромысловой инфраструктуры для минимизации антропогенного воздействия на окружающую среду. Показана потенциальная возможность использования БШ для улучшения гидроизоляции шламонакопителей.
Выполнена типизация отходов бурения и обозначены недостатки использу- емой классификации отходов бурения, заложенной в федеральном классификаци- онном каталоге отходов. Проведен анализ технологий утилизации БШ в продук-
цию различного назначения. Показана возможность использования БШ для про- изводства почвоподобных образований и создания техногенных геохимических барьеров.
В главе 2 представлена программа и методы экспериментальных исследо- ваний. Описан порядок проведения лабораторных, стендовых и полевых испыта- ний, выявлена методическая новизна, получены и обсуждены результаты.
Объектом исследования являлись БШ, отобранные с различных нефтегазо- носных бассейнов (далее – НБ). Результаты химического анализа представлены ниже (Таблица 1).
При постановке экспериментов учитывались методические рекомендации ГОСТ, ПНД Ф, ФР, МР, ISO, адаптированные под объекты исследования.
Таблица 1 – Результаты химического анализа проб БШ с различных НБ РФ
Наименование по- казателей
Западно- Сибирский НБ (ЗСБШ)
Тимано- Печорский НБ (ТПБШ)
Волго- Уральский НБ (ВУБШ)
Восточно- Сибирский НБ (ВСБШ)
Северо- Кавказ- ский НБ (СКБШ)
Тип промывочной жидкости
Плотность, г/см3 Электропровод- ность водной вы- тяжки, мСм рН водной вытяж- ки Нефтепродукты, мг/кг Хлориды, мг/кг
Сульфаты, мг/кг
Марганец, мг/кг
Железо, мг/кг
Никель, мг/кг Медь, мг/кг Свинец, мг/кг Цинк, мг/кг
Глинистно- Глинистно-
Солевой 1,54 54,0
9,96
3608,6±360 ,9 470±47
720±72
438±44 28160±281 6 41,7±4,2 29,2±3,0
Известковый на водной основе
Поли- эмульсан (РУО)
полимер- полимерный ный
1,46 1,80 0,5 0,2
9,44 9,09
14441±1444 7946,4±794,6 0,70±0,07 390±39 0,70±0,07 170±17
170±17 212±21 <5 3796±380 <2 <2 <2 9,1±1,0 <2 30,3±3,0 <1 20,0±2,0 1,32 2,20 7,2 0,1 8,28 8,43 0,58±0,06 0,85±0,20 0,45±0,09 0,015±0,001 88326±883 3 0,16±0,03 0,0015±0,0 003 0,04±0,01 <5 <5 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <1 <1 41,7±4,2 69,0±6,9 Примечание: Превышение значений ПДК (ОДК) по общесанитарному лимитирующему показателю вредности по СанПин 1.2.3685-21 Сравнение результатов атомно-абсорбционного анализа исследуемых образцов БШ с установленными нормативами показало, что пробы БШ Волго- Уральского НБ характеризуются повышенными содержаниями свинца, цинка и никеля. Превышение показателей по другим пробам (Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский БШ, Тимано-Печорского НБ) не зафиксировано. Результаты проведенных анализов позволили получить исходные данные для дальнейших исследований перспективности применения различных БШ в ка- честве почвоподобных образований (задача 1). Обоснование технологических основ использования БШ для инженерной защиты нефтегазопромысловых территорий осущестлялось методами субстратного и элюатного фитотестирования. Субстратное фитотестирование проводилось на смесях БШ из различных НБ, уложенных на песчаной подложке, имитирующей отсыпку нефтегазопромысловых территорий. Результаты обработки и усреднения сведений по интенсивности роста 3-х фитокультур (многолетних растений - клевер ползучий (белый) (Trifolium repens); злаковых – рожь культурная (Secale cereale); овощеплодов – семена редьки посевной (Raphanus sativusL.)) представлены в графическом виде (рисунок 1). 160 120 80 60 40 20 y = -0,0699x2 + 5,1221x - 8,2186 (R2 = 0,9436) y = -0,0201x2 + 2,8285x + 10,782 (R2 = 0,9474) y = -0,0141x2 + 2,0123x + 10,079 (R2 = 0,9377) y = -0,0332x2 + 2,532x + 4,1377 (R2 = 0,9289) y = -0,0381x2 + 3,6056x + 7,6907 (R2 = 0,9627) Средняя длина ростков усредненной фитокультуры, мм 0 10 20 30 40 50 60 70 Продолжительность проращивания, сутки Рисунок 1 – Зависимости интенсивности роста усредненной фитокультуры на различных субстратах по времени В процессе субстратного фитотестирования одновременно изучали активность дегидрогеназы в динамике (как косвенной тест-функции жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, ингибируемой тяжелыми металлами) – рисунок 2. 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 1,4 1,2 1,0 0,8 редька 0,6 0,4 0,2 0,0 клевер рожь Рисунок 2 – Результаты активности дегидрогеназы различных БШ: а – 10 суток, б – 45 суток (после закладки эксперимента) Элюатное фитотестирование. Для оценки острой фитотоксичности водных вытяжек из смесей на основе различных БШ был использован метод определения энергии прорастания семян в чашках Петри по МР 2.1.7.2297-07. В качестве тест- объекта использовали семена высших растений (пшеница мягкая (Triticum aestivum)). В качестве тест-функций на высших растениях фиксировали показатели массы проростков. Для сравнения фитотоксических и фитостимулирующих свойств БШ введен показатель - эффект стимулирования: = − 100% (1) где – среднее значение тест-функции (длина ростков в опыте, мм, масса проростков, г) в эксперименте, – среднее значение тест-функции в контрольной выборке (дистиллированной воде), мм. Значения эффектов стимулирования, рассчитанные по формуле (1) с использованием полученных экспериментальных данных о средней длине проростков, представлены графически на рисунке 3. 11 Активность дегидрогеназы, мг ТТФ/10 г Активность дегидрогеназы, мг ТТФ/10 г 15 -5 -25 -45 -65 -85 0 25 33,3 100 Западно-Сибирский НБ 10 20 15 Тимано-Печорский НБ -40 -2 9,5 -4 -1 Волго-Уральский НБ -38 -48 -61 -30 -85 Восточно-Сибирская НБ -13 -4 -7,5 -29 -24 Северо-Кавказский НБ -9 -12,5 -7 -2 -3 Рисунок 3 – Зависимости массы ростков от содержания в смеси БШ с различных НБ Эксперименты по элюатному и субстратному фитотестированию позво- ляют говорить о перспективности использования БШ, отобранных с Западно- Сибирского НБ, в качестве основы для инженерной защиты нефтегазопромыс- ловых территорий Западной Сибири (задача 2). Поэтому для дальнейших полевых испытаний был выбран Западно- Сибирский БШ в местах его образования. Полевые испытания. Закладка полевого опыта осуществлялась на песчаной отсыпке в районе площадки разведочного бурения в пяти вариантах в трехкрат- ной повторности в гидроморфных и мезоморфных условиях зарастания кустовой площадки. Мезоморфные условия зарастания кустовой площадки характеризовались хорошо развитым сосновым подростом и отсутствием иной растительности. В гидроморфных условиях подрост сосны был угнетен, встречались кусты ивы в хорошем состоянии, а также куртины мхов. На подготовленные делянки, расположенные в мезоморфной и гидроморф- ных условиях, наносились 1,5 см слои из песка, торфа, Западно-Сибирского БШ (Таблица 2), смесь из БШ, песка и торфа в отношении 1:1:1, БШ и торфо-песка в отношении 1:3 и 1:5. После чего делянки засеивали травосмесью по ГОСТ Р 52325-2005. Таблица 2 – Состав ингредиентов тестируемых смесей Токсикант, мг/кг Западно- Сибирский БШ Песок Торф As Cd Cu Ni Pb Zn Hg 4,01±1,85 <0,5 30,5±5,9 33,2±5,7 19,0±3,5 81,3±17,1 0,02 0,02 0,04 18 27 13 39 0,01 0,02 0,04 4,9 6,8 4,8 17,8 0,01 Содержание токсикантов на всех опытных делянках было ниже ОДК для суглинистых и глинистых нейтральных почв. Стоит отметить, что использование БШ для глинования не будет менять тип почв с песчаного при разбавлении БШ не менее чем в 4 раза или запахивании 300 т/га БШ на глубину 0,2 м (что соответствует 10 кратному разбавлению) – согласно классификации почв Н.А. Качинского по содержанию глинистой фракции. Для мониторинга влияния гидрологических условий на миграцию загрязнителей исследованы фоновые показатели и составы смесей через 350 суток после закладки эксперимента (Таблица 3). Таблица 3 – Содержание токсикантов на делянках заложенного опыта Нормативы, мг/кг песок 0-5 см песок 5-20 см песок 40-50 см песок 90-100 см пл. 1, БШ:Т:П - 1:1:1 пл. 2, БШ:Т:П - 1:1:1 БШ, пл.1 БШ, пл.2 Токсикант, мг/кг Мышьяк Кадмий Медь Никель Свинец Цинк <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 1,6 2,1 2,0 3,9 5,1 5,4 1,3 1,5 1,3 5,3 8,8 6,6 <0,05 2,0 <0,05 <0,05 1,9 16 4,1 20 2,6 10,0 7,1 44 2.4 11,0 <0,05 0,07 15 0,2 20 2,9 8,1 0,91 39 2,8 Торф 11,0 <0,05 <0,05 <0,05 44,0 5,4 37,0 5,1 27,0 1,8 110,0 7,1 (10,0) (2,0) (132,0) (80,0) (130,0) (220,0) ПДК (ОДК) 1 Ртуть <0,005 0,005 0,005 0,009 0,028 0,066 <0,005 0,045 <0,005 2,1 Нефтепродук- 270 - - 400 410 310 560 560 1900 (30000) ты Травянистый покров, образовавшийся через 1 год (Рисунок 4) после закладки полевого эксперимента, скашивался с 1 м2 на делянках опыта, завешивался и высушивался, озолялся и анализировался методом атомно- эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой для определения коэффициента биогеохимического поглощения2 (далее – КБП) токсикантов по формуле: 1 для суглинистых и глинистых нейтральных почв 2 Уфимцева М. Д., Терехина Н. В. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт- Петербурга. СПб.: Наука, 2005. 339 с 13 КБП = С П где С – содержание токсиканта в растении, мг/кг, СП – содержание подвижной формы элемента в почве, мг/кг. Делянка с песком Делянка с БШ Делянка с БШ Гидроморфные условия 135,38 г/м2 Мезоморфные условия 299,12 г/м2 Мезоморфные условия Рисунок 4 – Зарастание наиболее характерных делянок через 350 суток Рассчитанные КБП тяжелых металлов и металлоидов (Таблица 4) свиде- тельствуют об отсутствии тенденции к их накоплению в растениях. Рассчитанные КБП Cd находятся в диапазоне 0,98-1,32, что с одной стороны свидетельствует о накоплении элемента в фитомассе. Однако содержание Cd в пробах БШ находи- лось в допустимом диапазоне (Таблица 3). Это обстоятельство свидетельствует о фоновом присутствии Cd в грунтовых водах, характерном для холодной северной климатической зоне с промывным режимом почв. Таблица 4 – КБП токсикантов растениями As Cd Cu Ni Pb Zn Hg БШ, пл. 1 БШ:Т:П (1:1:1), пл. 1 БШ:Т:П (1:1:1), пл. 2 0,005 1,32 0,13 0,025 0,98 0,26 0,022 1,28 0,34 0,16 0,01 0,35 0,47 0,34 0,02 0,64 0,71 0,16 0,30 0,90 0,21 Таким образом, установлено что смеси на основе БШ с соотношением по объему компонентов (БШ:П:Т =1:1:1), скорректированные по допустимому со- держанию токсичных элементов, могут в полной мере использоваться в качестве почвоподобного образования под пашню, сенокосы, пастбища и многолетние насаждения с зональными типовыми агротехническими мероприятиями; под ле- сонасаждения различного назначения. Испытаниями в полевых условиях показано отсутствие загрязнения приле- гающих территорий и растительности после использования почвоподобных обра- зований для инженерной защиты нефтегазопромысловых территорий. Незначи- тельное увеличение содержания отдельных токсикантов (которое не превысило ОДК для глинистых и суглинистых почв) во времени мы связали с действием грунтовых вод. Таким образом, в полевых условиях апробирована технология инженерной защиты нефтегазопромысловых территорий с использованием почвоподобных образований на основе БШ (задача 3). В главе 3 научно обосновано понятие эколого-экономического потенциала технологий утилизации (ЭЭП ), как вероятностного показателя использования полезных (потребительских) свойств отходов. Оценка ЭЭП позволяет выполнить ранжирование БШ по полезным (потребительским) свойствам, которые могут быть использованы при реализации рассматриваемой технологии утилизации. Оценка ЭЭП осуществляется согласно стохастически-критериальной модели, алгоритм реализации которой представлен ниже (Рисунок 5). Рисунок 5 – Алгоритм ранжирования БШ по полезным свойствам 15 Критерий экологической безопасности БШ [ ЭБ ] – безразмерная величина, которая рассчитывается для определения пригодности БШ с позиции не превышения содержания токсикантов в компонентах окружающей природной среды после использования БШ, и оценивается сравнением гигиенических нормативов – ГН по i-приоритетным загрязняющим веществам, используя их концентрации в БШ, определенные методами химического анализа – . Критерий экономической целесообразности использования БШ [ ЭЦ ] – безразмерная величина, которая характеризует затратность подготовки отхода к использованию или экономический эффект от реализации продукта на его основе. Для его расчета используются переменные: – масса продукта на основе БШ (или ценных фракций, веществ, входящих в состав отхода); – массовая (или объем- ная) доля БШ в продукте (k-компонента в отходе); – производительность тех- нологии производства продукции (извлечения k-компонента из отхода); – время получения партии продукции (извлечения k-компонента из партии отхода); П – прибыль от использования продукции из БШ (реализации k-компонента), приве- денная к единице массы (или объема) отхода; З – затраты, необходимые для ути- лизации БШ (извлечения k-компонента из партии отхода), приведенные к единице массы (или объема) отхода. Критерий технической результативности [ТР ] – безразмерная величина, которая характеризует техническую целесообразность использования БШ в хо- зяйственной деятельности. Для расчета критерия ТР используются переменные: – свойства БШ (технологические показатели), которые могут быть использованы в хозяйственной деятельности; ′, ′′ – значения j-показателя до и после приме- нения БШ, соответственно. Настоящая модель позволяет ранжировать БШ по степени их полезности для хозяйственного использования:  ЭЭП = 1 – продукт,  0 < ЭЭП < 1 – вторичный материальный ресурс,  ЭЭП = 0 – отход. Таким образом, на основе полученных значений эколого-экономического потенциала предложена система ранжирования БШ по полезным свойствам (задача 4). Для установления закономерностей воздействия БШ и продукции на их основе на окружающую среду необходимо реализовать расширенную программу экологического мониторинга по контролируемым параметрам (Таблица 5). Таблица 5 – Программа экологического мониторинга по наиболее характерным загрязняющим веществам в БШ на опытно-промышленном участке мониторинга (далее – ОПУМ) Наименование компонента сре- ды Атмосферный воздух Наименование контролируемых пара- метров взвешенныевещества Особенности программы произ- водственного экологического мониторинга 1,5 м от дневной поверхности ОПУМ. Ежегодные исследования Водные объекты и донные отло- жения тяжелые металлы (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Нg), As, нефтепродукты, соли по Cl- и SO42-; удельная эффективность при- родных радионуклидов удаленность ОПУМ от водного объекта не должна превышать 1 км. Осенне-весенний период Почва тяжелые металлы (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Нg, Ba), As, нефтепродукты, соли по Cl- и SO42-; удельная эффективность природных радионуклидов по 1 объединенной пробе с пробной площадки 20 х 20 м на ОПУМ и пробных площадок 20 х 20 м, закладываемых на каждые 100 м х 100 м в направлении уклона поверхности, прилегающей к ОПУМ. Осенне- весенний период Геологическая среда Температурный градиент почвенного профиля на 2 м ниже уровня грунтовых вод. В течение года Подземные воды тяжелые металлы (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Нg, Ba), As, нефтепродукты, соли по Cl- и SO42-; удельная эффективность природных радионуклидов фоновая и исследовательская наблюдательные скважины обу- страиваются в 50 м до и после ОПУМ. Осенне-весенний период Растительный мир видовое разнообразие; характеристика травянистого покрова; характеристика древостоя; процент сухостоя; нарушение фаз вегетации; повреждения вегетативных частей рас- тений; изменения окраски; изменения типичных морфологиче- ских признаков растений фоновая пробная площадка и за- ложенная пробная площадка размером 10 м на 10 м (20 на 20 м для залесенной территории) в границах 100 м от ОПУМ. Опи- сание растительности ведется в 3 кратном повторении для каждой учетной площадки, расположен- ной в пределах пробной площад- ки. Ежегодные исследования ОПУМ – специализированная площадка, выделенная для применения пробной партии продукции, полученной из БШ. Такая программа должна реализовываться на ОПУМ в течение не менее 5 лет по параметрам, представленным в таблице 5. Результаты мониторинга позволят сформировать вывод об экологической безопасности различных технологий утилизации БШ (задача 5). В главе 4 показаны принципы использования БШ для создания техноген- ных геохимических барьеров в составе систем эшелонированной защиты терри- торий. Эшелонированная защита – многоуровневая система дублирующих и многократно перекрывающих друг друга экологических барьеров, которая предназначена для защиты от загрязнения окружающей среды и предприятия. Техногенный геохимический барьер может выступать в роли экологического барьера и должен обеспечивать препятствие переносу массы загрязняющих веществ. БШ отвечают свойствам, предъявляемым к техногенным механическим геохимическим барьерам, вследствие их повышенной кольматационной способности. При высыхании глинисто-полимерные отходы бурения образуют на любой пористой поверхности плотную непроницаемую оболочку. Оценка эффективности использования материалов для устройства техногенных механических геохимических барьеров ведется по коэффициенту фильтрации. При экспериментальном определении коэффициентов фильтрации БШ, отобранных с Ватьеганского нефтяного месторождения в ХМАО-Югра, получено значение – 5,4·10-8 см/с, что соответствует диапазону рекомендуемых параметров (согласно СНиП 2.01.28 «Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных»). Таким образом, проведена оценка эффективности использования БШ в каче- стве техногенного геохимического барьера (задача 6). Для выполнения задачи 7, заключающейся в разработке технологических схем производства полезной продукции из БШ, были предложены вариантные технологические схемы, представленные далее. Технология производства почвоподобных образований из БШ основана на принципах механического преобразования и иммобилизации потенциально токсичных химических веществ. БШ представляет собой устойчиво обводненную и неструктурированную субстанцию, поэтому необходимо выполнить ее структурирование добавкой песка. Это позволяет снизить избыточное содержание глинистых фракций. Иммобилизация загрязняющих веществ, не свойственных биотическому распространению в окружающей среде, осуществляется вводом торфа на содержащихся в нем гуминовых и фульвовых кислотах. Технологическая схема производства представлена ниже (рисунок 6). Почвоподобные образования из буровых шламов Рисунок 6 – Технологические схемы производства почвоподобнвх образований из БШ с использованием специального оборудования, где: 1 – самосвал, 2 - емкость сборно-разборная технологическая грунтовая, 3 – экскаватор, 4 - двухвалковый смеситель непрерывного действия, 5 – транспортер Технологическая схема позволяет получить почвоподобные образования для защиты территорий различных категорий землепользования – в соответствии с программой, представленной на рисунке 7. Рисунок 7 – Программа подбора композиций почвоподобных образований из БШ для экологической безопасности нефтегазопромысловых территорий Нанесение почвоподобных образований для инженерной защиты нефтегазопромысловых территорий может быть реализовано посредством:  механизированного нанесения на поверхность смесей, приготовлен- ных по технологической схеме (рисунок 8); 19  запахиванием БШ в грунты на 0,2-0,3 м в глубину по технологии гли- нования агротехническими средствами;  нанесением БШ и семян травосмесей по технологии гидропосева (п. 1- 3 рисунок 8). Рисунок 8 – Технологическая схема использования смесей из БШ с одновременным внесением активированной травосмеси, где: 1 – емкость запаса технической воды, 2 – центробежный насос, 3 - смеситель периодического действия, 4 – двухвалковый смеситель непрерывного действия, 5 – транспортер, 6 – емкость технологическая, 7 – прицепной выносной пескоразбрасыватель Механизированный способ может быть реализован с помощью навесных или прицепных пескоразбрасывателей, которые позволяют в несколько стадий провести нанесение смесей из БШ с травосмесями на необходимые участки. Для настоящего метода семена травосмеси предварительно вымачиваются в растворе гумино-минеральных препаратов. Для гидропосева необходимо производить специальную подготовку травосмеси (п. 1-3 рисунка 8). Преимущество гидропосева заключается в том, что для coздания противоэрозионного сплошного травяного покрытия на рекультивируемый участок гидравлическим способом наносится рабочая смесь, включающую в себя, БШ, воду, семена многолетних трав, мульчирующие и стабилизирующие компоненты. В результате формируются условия, необходимые для прорастания, начального роста и развития трав без предварительного нанесения плодородного грунта. При высыхании гидропосевной смеси образуется корка, которая защищает семена от неблагоприятных внешних воздействий, создавая внутри оптимальный для семян микроклимат, а также препятствует испарению воды из смеси, то есть формируется временный защитный слой, который препятствует смыву и выдуванию семян. Повысить качество оценки эффективности рекультивационных работ с 20 использованием почвоподобных образований из БШ рекомендуется с использованием современных технологий аэрофотосъемки с дальнейшей обработкой полученного материалов для принятия решений по корректировке восстановительных и защитных работ с учетом конкретных природно- климатических условий территории. РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ 1. Разработана стохастически-критериальная модель и соответствующий ей алгоритм ранжирования буровых шламов по полезным (потребительским) свойствам и оценке эффективности технологий утилизации буровых шламов. По результатам использования стохастически-критериальной модели, эколого- экономический потенциал технологий производства почвоподобных образований из буровых шламов Западной Сибири принял значение – 0,78-1,00. Себестоимость производства почвоподобных образований составляет 1750 руб./м3. Эколого- экономический эффект от использования почвоподобной образований, полученных из 1 м3 бурового шлама, отнесенного к вторичным материальным ресурсам, для рекультивации составляет 28 850 рублей. 2. При экспериментальном определении коэффициентов фильтрации буровых шламов, отобранных с Ватьеганского нефтяного месторождения в ХМАО-Югра, получено значение – 5,4·10-8 см/с, что соответствует диапазону допустимых параметров (10-7-10-8 см/с) для противофильтрационных материалов и для создания техногенных геохимических барьеров. 3. Разработана программа подбора композиций почвоподобных образований с использованием буровых шламов, обеспечивающая экологическую безопасность их использования в качестве противоэрозионных материалов. Предложенные технологические схемы позволяют повысить эффективность инженерной защиты нефтегазопромысловых территорий по сравнению с традиционными подходами более чем на 80 %. 4. Даны рекомендации по тестированию и внедрению технологий утилизации буровых шламов, включая принципы производственного экологического мониторинга, включенные в ПНСТ 472-2020 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Общие требования по обращению с отходами бурения». 5. Доказано, что использование почвоподобных образований для инженерной защиты нефтегазопромысловых территорий позволяет получить в течение года сомкнутый растительный покров, содержащий в мезоморфных условиях 299,12 г/м2 фитомассы, в гидроморфных условиях – 135,38 г/м2. Рассчитанные коэффициенты биогеохимического поглощения токсикантов растениями (As – 0,017, Cu – 0,24, Ni – 0,22, Pb – 0,11, Zn – 0,63, Hg – 0,46) подтверждают отсутствие накопления токсикантов растительностью.

Разведанные запасы нефти и газа увеличиваются год от года [1]. Это корре-
спондируется со сведениями Федеральной службы государственной статистики
[2]. Прирост добычи нефти и газа, прежде всего, связан с вводом в эксплуатацию
новых месторождений, строительство скважин на которых сопровождается обра-
зованием многотоннажных отходов, таких как: буровые шламы, отработанные бу-
ровые растворы и буровые сточные воды.
В настоящее время известно значительное количество технологий обращения
с отходами бурения. Целесообразность их применения не всегда корректно обос-
нована, так как не принимаются во внимание геологические и природно-климати-
ческие особенности территории и технологические аспекты проведения работ.
Использование систем очистки бурового раствора [3, 4 и т.д.], повсеместно
интегрированных в буровые установки, и применение нетоксичных материалов и
химических реагентов для приготовления буровых растворов [5-6 и т.д.] и позво-
лили придать отдельным видам буровых шламов полезные свойства без вреда для
окружающей среды [7-9].
На сегодняшний день отсутствует научно обоснованная методика
определения эколого-экономического потенциала отдельных видов отходов,
включая буровые шламы. Постановлением Правительства РФ от 25 июля 2017 г. №
1589-р установлен перечень видов отходов, в состав которых входят полезные
компоненты, захоронение которых запрещается. В тоже время реформирование
системы управления отходами производства и потребления в РФ продолжается.
Так, например, в настоящее время нефтегазодобывающие компании стре-
мятся к переходу на безамбарное бурение [10, 11]. Аварийные ситуации, связанные
с переполнением технологических емкостей, не являются редкостью, поэтому обу-
стройство инфраструктуры месторождений без объектов временного накопления
отходов бурения (технологических траншей, приямков или земляных емкостей,
временных шламонакопителей) на текущем этапе – недостижимо. [12]. Поэтому
необходимо повышать экологическую безопасность таких сооружений. Предлага-
емая в работе эшелонированная система защиты объектов накопления отходов поз-
волит сократить миграцию техногенных потоков загрязняющих веществ [12-13].
Строительство кустовых площадок и рекультивация шламонакопителей
осуществляется с использованием привозных материалов (песка и торфа) [14-15],
которые не позволяют обеспечить устойчивость компонентов окружающей среды.
Поэтому возникает заболачивание, смещение ареалов распространения
растительных и животных сообществ, эрозия, растепление многолетнемерзлых
грунтов на нефтегазопромысловых территориях.
Таким образом, обозначенные направления научных изысканий, связанные с
вовлечением буровых шламов в инженерную защиту нефтегазопромысловых тер-
риторий с учетом их эколого-экономического потенциала, представляются весьма
актуальными.
Степень разработанности темы. В настоящее время накоплен
значительный опыт исследований, посвященных решению проблем минимизации
образования, утилизации, обезвреживанию буровых шламов (Березин В.Е., Базанов
В.А., Богайчук Я.Э., Гаевая Е.В., Захарова Е.В., Лопатин К.И., Мазлова Е.А.,
Рахматуллин Д.В., Рядинский В.Ю., Смыков В.В., Тарасова С.С., Ягофарова Г.Г.,
Conner, J.R., Kogbara, R.B., Z. Huang и др.). Также существует масса работ в области
оценки токсичности буровых шламов (Аксенова Н.А., Капелькина Л.П., Крыса
В.В., Малышкин М.М., Рабина Г.Е., Рожкова О.В., Терехова В.А., Чугунова М.В., Ball,

A.S., Stewart, R.J., Schliephake и др.
).
В основе большинства работ заложена парадигма опасности буровых шла-
мов, в то время как отдельные из них обладают полезными свойствами, уникаль-
ными для северных территорий РФ. В связи с этим очевидна необходимость ком-
плексного изучения и обобщения сведений по составу и полезным свойствам буро-
вых шламов, образующихся в различных нефтегазоносных бассейнах РФ.
Цели и задачи исследования
Цель исследования – разработать эколого-экономические критерии выбора
технологий инженерной защиты нефтегазопромысловых территорий с
использованием буровых шламов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) изучить физико-химические свойства буровых шламов с месторождений
различных нефтегазоносных бассейнов РФ;
2) выявить технологические основы инженерной защиты нефтегазопро-
мысловых территорий утилизируемыми буровыми шламами;
3) апробировать в полевых условиях технологию инженерной защиты
нефтегазопромысловых территорий с использованием почвоподобных образова-
ний на основе буровых шламов;
4) обосновать выбор критериев для ранжирования технологий утилизации
буровых шламов и разработать подход к их классификации по эколого-экономиче-
скому потенциалу утилизации методом стохастически-критериального моделиро-
вания;
5) разработать программу тестирования технологий защиты нефтегазопро-
мысловых территорий с использованием буровых шламов;
6) оценить эффективность применения буровых шламов в качестве техно-
генных геохимических барьеров;
7) разработать технологические схемы утилизации буровых шламов в поч-
воподобные образования.
Научная новизна
Новые научные результаты, полученные в диссертации:
 на основе данных о составе и свойствах различных буровых шламов,
впервые получена стохастически-критериальная модель, позволяющая
ранжировать буровые шламы по полезным свойствам и обосновывать
применимость технологий их утилизации;
 впервые обоснованы и применены принципы использования буровых
шламов в качестве техногенных геохимических барьеров в составе системы
эшелонированной защиты территорий;
 разработана программа подбора композиций почвоподобных
образований на основе буровых шламов, обеспечивающая экологическую
безопасность их использования;
 разработана программа тестирования технологий защиты
нефтегазопромысловых территорий с использованием буровых шламов.
Теоретическая и практическая значимость работы
Предложено использовать эколого-экономический потенциал технологий
утилизации буровых шламов, полученный по стохастически-критериальной
модели, для ранжирования буровых шламов по полезным свойствам.
Настоящий подход позволяет ранжировать по полезным свойствам и другие
отходы.
Разработан и апробирован в полевых условиях на площадках разведочного
бурения ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» комплекс технологий инженерной
защиты нефтегазопромысловых территорий утилизируемыми буровыми шламами.
Материалы диссертации использованы при разработке ПНСТ 472-2020
«Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Общие требования по обращению с
отходами бурения».
Материалы диссертации используются при чтении курса «Оценка
воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза» по направлению
18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии,
нефтехимии и биотехнологии», а в курсе «Охрана почв и рекультивация земель в
нефтегазовом комплексе» и «Инженерно-экологические изыскания» по
направлению 18.04.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической
технологии, нефтехимии и биотехнологии» для обучающихся РГУ нефти и газа
(НИУ) имени И.М. Губкина.
Методология и методы исследования
Изучение физико-химических и эколого-токсикологических характеристик
буровых шламов выполнено на основе современных методик и принятых
нормативных документов.
Исследование проведено в следующем порядке:
 отбор проб буровых шламов;
 лабораторные исследования по установлению физико-химических
параметров, острой и хронической фитотоксичности буровых шламов;
 полевые испытания использования буровых шламов в качестве
почвоподобных образований на минеральных субстратах;
 стендовые испытания эффективности использования буровых шламов в
качестве техногенных геохимических барьеров с определением коэффициента
фильтрации;
 анализ, обобщение и обработка результатов исследования с использование
программных продуктов Microsoft Excel 2010, Matlab R2015b.
Положения, выносимые на защиту
1. Программа подбора композиций почвоподобных образований на основе
буровых шламов, обеспечивающая экологическую безопасность их использования;
2. Обоснование альтернативных подходов использования буровых шламов
для эшелонированной защиты территорий в качестве техногенных геохимических
барьеров;
3. Классификация буровых шламов по эколого-экономическому потенциалу
на основе разработанной стохастически-критериальной модели;
4. Программа экологического мониторинга на опытно-промышленных
участках утилизации буровых шламов.
Степень достоверности и апробация результатов
Научные результаты выполненной работы обладают высокой степенью до-
стоверности, что обеспечивается использованием общепризнанных эксперимен-
тальных методик и метрологических характеристик поверенных средств измере-
ния, а также статистической обработкой результатов измерений.
Отдельные результаты комплексного химического анализа получены в ак-
кредитованных испытательных лабораториях (центрах): ФГАОУ ВО «Нижегород-
ский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (аттестат аккредитации
№ РОСС RU.0001.513063 от 17.12.2014 г. на соответствие требованиям ГОСТ
ИСО/МЭК 17025-2009), ФГБНУ «Почвенный институт имени В.В. Докучаева» (ат-
тестат аккредитации № RA.RU.21HE32 от 04.06.2018 г. на соответствие требова-
ниям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009).
Работа выполнена на кафедре промышленной экологии РГУ нефти и газа
(НИУ) имени И.М. Губкина в течение 2018-2020 гг. Полевые испытания
проводились в летне-осенние периоды 2017-2019 гг. в рамках договора
№ 16С3408 от 20.12.2016 г. на оказание услуг по разработке технической
документации «Технология утилизации (использования) отходов бурения,
образованных при строительстве скважин на лицензионных участках ООО
«ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь».
Работа выполнена при поддержке грантов некоммерческой организации
«Благотворительный фонд «ЛУКОЙЛ» 2018, 2019 гг.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на SGEM
Geoconference. Earth and Planetary Sciences (Болгария, 2020), Международной
научно-практическая конференции «Региональные стратегии и проекты: эколого-
экономические аспекты разработки и реализации» (Москва, 2020), II Международ-
ной научно-практической конференции «Наука и технологии в нефтегазовом деле»
(Армавир, 2020), Международной научно-практической конференции «Экологиче-
ская, промышленная и энергетическая безопасность – 2019» (Севастополь, 2019),
III Региональной научно-технической конференции «Губкинский университет в ре-
шении вопросов нефтегазовой отрасли России», посвященной 110-летию А.И.
Скобло и 105-летию Г.К, Шрейбера (Москва, 2019); Региональной научно-техни-
ческой конференции «Губкинский университет в решении вопросов нефтегазовой
отрасли России», посвященной 100-летию Московской горной академии (Москва,
2018).
По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе – 11 статей в
рецензируемых научных изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ и 7
статей в рецензируемых журналах, входящих в международные базы цитирования
Web of Science или Scopus.

Структура и объем диссертационной работы
Диссертация изложена на 184 страницах и содержит 24 таблицы и 40
рисунков, 1 приложение и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка
использованных источников литературы, включающего 214 наименований.
Личный вклад автора
Автором сформированы проблемы, поставлены цель и задачи, выполнен
анализ теоретического материала по теме исследования, обоснована методика
проведения работы, обработаны и проанализированы полученные результаты.
Автор принял активное участие в проведении полевых испытаний на площадке
разведочного бурения Тевлинско-Русскинского месторождения ООО «ЛУКОЙЛ-
Западная Сибирь» и на кустовых площадках эксплуатационного бурения ПАО
«Славнефть-Мегионнефтегаз». Автором исследовано содержание отдельных
компонентов в буровых шламах различных нефтегазоносных бассейнов,
выполнено субстратное и элюатное фитотестирование буровых шламов и смесей
на их основе. Автором подготовлены доклады на научно-практических
конференциях и публикации материалов по тематике выполненной
диссертационной работы.
Автор выражает искреннею благодарность заведующему лабораторией
Единого государственного реестра почвенных ресурсов России В.С. Столбовому,
начальнику отдела ООС Управления ПБ, ОТ и ОС ООО «ЛУКОЙЛ-Западная
Сибирь» А.В. Безденежных, старшему научному сотруднику ИНП РАН
Узяковой Е.С., а также сотрудникам РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина:
декану факультета НПК М.В. Гируцу, доценту С.В. Остаху, профессору А.М.
Гонопольскому, профессору Е.А. Мазловой, профессору В.А. Широкову и
научному руководителю и заведующему кафедрой промышленной экологии
профессору Мещерякову С.В.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Эколого-экономический потенциал технологий утилизации буровых шламов»

    Публикации автора в научных журналах

    Развитие экологической стандартизации отходоперерабатывающей отрасли
    Контроль качества продукции. – 2- No – С. 36-Остах С.В., Остах О.С., Ольховикова Н.Ю. Практика построения моделей эшелонированной защиты природно-антропогенных комплексов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2- No 5 (290). – С. 57-- DOI: 33285/2411-7013-2019-5(290)-57
    Экологическая оценка методов утилизации отходов бурения
    II Международная научно-практическая конференция «Наука и технологии в нефтегазовом деле»: сборник тезисов. – Армавир, 2– С. 333-Остах О.С., Кушеева В.С. Иерархический подход получения почвомодификаторов для рекультивации кустовых площадок нефтегазовых месторождениий // Международная научно-практическая конференция «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2019»: сборник статей, – Севастополь, 2– С. 1219-1
    Типизация почвообразующей способности отходов бурения различных нефтегазоносных бассейнов
    III Региональная научно-техническая 23конференция «Губкинский университет в решении вопросов нефтегазовой отрасли России», посвященная 110-летию А.И. Скобло и 105-летию Г.К, Шрейбера: сборник докладов, – М., 2019 – С.

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Экологическая дифференциация и антропогенная трансформация флористических комплексов на бореальном экотоне Нижегородского Правобережья
    📅 2022 год
    🏢 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
    Экологические особенности формирования растительности в зоне влияния карьеров горно-обогатительных комбинатов Южного Урала
    📅 2021 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
    Извлечение ионов тяжелых металлов из аэробно стабилизированных осадков и осадков иловых площадок биологических очистных сооружений
    📅 2021 год
    🏢 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»