Об этом сообщила пресс-служба ПНИПУ.
Результаты исследования, проведенные в рамках программы «Приоритет 2030», опубликованы в журнале «Теоретическая и прикладная экология» в 2024 г.
Применяемые в процессе бурения скважин растворы содержат разнообразные элементы.
Буровой шлам, состоящий из горной породы, остатков буровых растворов и сточных вод, содержит жесткую смесь компонентов, включая калий, кальцинированную соду, хлорид кальция, хлорид калия и известь.
Для снижения токсичности такого шлама используются химические реагенты, в частности, гипс и фосфогипс, которые помогают снизить концентрацию солей путем вытеснения ионов натрия.
Это способствует более безопасной утилизации отходов.
Ученые разработали математическую модель для прогнозирования растворения солей в буровых отходах в процессе ионно-обменной реакции при применении гипса, учитывающую различные факторы, такие как:
- плотность,
- гранулометрический состав,
- коэффициент фильтрации и содержание водорастворимых солей.
Исследователи, работая с различными образцами бурового шлама и различными типами буровых растворов, обнаружили процесс ионно-обменной реакции, в которой катионы натрия замещаются катионами кальция при смешивании с гипсом в определенных пропорциях.
Путем внесения гипса в разных соотношениях (от 3 до 20%) было выявлено:
- изменение концентрации хлорид-ионов в образцах,
- снижение содержания карбонат-ионов до минимума и в 2 раза - фосфат-ионов.
Физико-механические свойства бурового шлама, такие как влажность, плотность, и поровое пространство, указывают на его способность к поглощению и удержанию растворенных солей, и внесение гипса от 7 до 20% существенно влияет на уменьшение уровня опасности отходов, - пояснила Л. Рудакова, завкафедрой охраны окружающей среды ПНИПУ, доктор технических наук.
Профессор кафедры техносферной безопасности ТИУ, кандидат биологических наук, Е. Гаевая также отметила, что результаты исследования позволяют отнести образцы грунта к незасоленным или слабозасоленным, а также показывают, что использование гипса существенно увеличивает водопроницаемость буровых отходов, улучшая их фильтрационные свойства.
При внесении от 10 до 20% гипса наблюдаются наилучшие результаты.
Экспериментальные исследования ученых ПНИПУ и ТИУ говорят в пользу перспективности применения гипса для снижения уровня токсичности буровых отходов.
Они выявили закономерности и создали математическую модель, позволяющую спрогнозировать нормы внесения гипса для уменьшения содержания водорастворимых солей в шламе.
Процесс утилизации шламов станет более экологичным и менее вредным для окружающей среды.
Автор: А. Шевченко
