Актуальность и научная значимость настоящего исследования
Возрастающая антропогенная нагрузка - одна из самых актуальных экологических проблем, на сегодняшний день, так как ущерб окружающей среде огромен и подчас непоправим.
В последнее время экологическая ситуация в бассейне Волги оценивается как критическая, а в некоторых публикациях - как катастрофическая [1-7]. На территории Волжского бассейна, занимающего менее 8 % территории России, сосредоточено около 50 % промышленного потенциала, причем производства, изначально опасные для окружающей среды: нефтехимия, автомобильная промышленность, производство удобрений и др. Развитие нефтехимии на берегах Волги при хроническом недостатке мощностей очистных сооружений (или их отсутствии) резко увеличило сбросы сточных вод в Волгу и её притоки. Более 20 км3 сточных вод в год сбрасывается в Волгу, что почти в 3,5 раза больше, чем средние показатели по стране. Эта цифра составляет 39% от всего объёма загрязнённых стоков, которые образуются на всей территории нашего государства. Тонны веществ, привнесенных стоками в реку - токсичны, что привело к тому, что среднегодовая токсичная нагрузка на Волжский бассейн по сравнению с другими регионами превышена в 5 раз [8-12].
В Поволжье находятся 11 из 46 самых загрязненных городов России, одним из которых считается город Тольятти. Являясь значительными потребителями волжской воды, ПАО «Тольяттиазот», ПАО «КуйбышевАзот», ООО «Тольяттикаучук», используют воды Куйбышевского водохранилища как источник водоснабжения и воды Саратовского водохранилища в качестве приёмника сточных вод, данные предприятия являются и значительными её загрязнителями. Количество стоков и их токсичность не позволяют природе справляться с негативным воздействием самостоятельно [13-15].
Проблема экологии в наше время должна стоять остро, и сегодня, как никогда, важно минимизировать негативные воздействия промышленной деятельности человека. Одним из решений данной проблемы являются технологические решения по безотходному производству, рациональное использование ресурсов и энергии производства. Частичная или полная переработка отходов во вторичные материальные ресурсы позволяет не только заботиться о будущем поколении, но и является экономически выгодным решением существующей проблемы.
Объект исследования: технология глушения скважин жидкостями глушения на основе водных растворов минеральных солей.
Предмет исследования: сточные воды ПАО «Тольяттиазот», жидкость глушения «Дельта», жидкость глушения на основе солевого раствора с добавлением гидрофобизатора НГ-1.
Целью исследования является разработка способа переработки минерализованных сточных вод ПАО «Тольяттиазот» в качестве жидкости глушения нефтяных скважин.
Гипотеза исследования состоит в том, что при использовании минерализованных стоков с ПАО «Тольяттиазот» в качестве жидкости глушения нефтедобывающих скважин, существует возможность снижения негативного воздействия на Волжский бассейн.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать научную литературу по теме исследования.
2. Исследовать состав сточных вод ПАО «Тольяттиазот».
3. Участвовать в разработке состава жидкости глушения «Дельта».
4. Предложить техническое решение по концентрированию стоков и подтвердить его расчетами.
5. Провести анализ на совместимость жидкости глушения на основе концентрированных сточных вод с имитатом пластовых вод.
Теоретической и методологической основой исследования являются научные труды отечественных и зарубежных ученых в области способов глушения нефтяных скважин, разработки составов технологических жидкостей и процессов, не оказывающих отрицательного влияния на коллекторские свойства пластов.
Для настоящего исследования базовыми явились работы Волкова В.А., Афанасьева С.В., Турапина А.Н., Прохорова П.Э. Сборник «Проблемы экологии г. Тольятти и пути их решения».
Методы исследования: анализ литературных источников, ГОСТ, ПНДФ, аналитические исследования, расчеты технологических процессов и оборудования.
Опытно-экспериментальная база исследования: исследования проводились совместно с лабораторией компании ООО «Дельта-пром инновации», лабораторией ООО «Тольяттикаучук», лабораторией ПАО «Тольяттиазот».
Научная новизна исследования:
1. Предложено решение по снижению антропогенной нагрузки на Волжский бассейн благодаря разработанному способу переработки высокоминерализованных стоков в качестве жидкости глушения нефтедобывающих скважин.
2. Проанализирован и изучен состав жидкости глушения на основе сточных вод ПАО «Тольяттиазот».
Теоретическая значимость исследования заключается в детализированном анализе существующих технологий по производству жидкостей глушения на основе минеральных солей, представлении физико-химических исследований для доказательств возможности применения заявленной инновации.
Практическая значимость исследования заключается в разработке решения проблемы утилизации минерализованных стоков с предприятия.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивались: точным соблюдением методик при проведении экспериментальных исследований, использованием современных методов расчета технологических процессов и оборудования.
Личное участие автора в организации и проведении исследования состоит в поиске и анализе научной и патентной литературы, выборе и обосновании предложенной технологии по переработке сточных вод ПАО «Тольяттиазот», подготовке и проведении экспериментальных исследований качественного состава сточных вод, физико-химические исследования разработанной жидкости глушения. На основании материального и теплового расчета произведен подбор оборудования по концентрированию сточных вод.
Апробация результатов диссертации
Вторая Всероссийская научно-практическая конференция «Инновации и "зеленые" технологии», Иванова Е.В., Афанасьев С.В. Разработка способа получения жидкости глушения нефтедобывающих скважин на основе сточных вод ПАО «Тольяттизот» // «Инновации и "зеленые" технологии»: сборник материалов. - Тольятти: издательство ТГУ, 2019. С. 84-89.
На защиту выносятся:
1. Применение в качестве жидкости глушения нефтяных скважин минерализованных стоков ПАО «Тольяттиазот».
2. Разработка технических предложений по аппаратурному оформлению процесса концентрирования сточных вод ПАО «Тольяттиазот».
3. Возможность применения гидрофобизатора НГ-1 к сточным водам ПАО «Тольяттиазот» с целью ограничения водопритока и увеличения нефтеотдачи пластов.
Структура диссертации: диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, списка используемых источников, включающего 56 наименований. Объем работы составляет 86 страниц машинописного текста, 12 рисунков, 9 таблиц.
В рамках данной работы рассмотрено решение проблемы по загрязнению Волжского бассейна, что является следствием большой нагрузки на очистные сооружения промышленного узла города Тольятти.
В работе рассмотрено воздействие публичного акционерного общества «Тольяттиазот» на качество воды Саратовского водохранилища в результате сброса высокоминерализованных сточных вод, образующихся в результате ионообменной очистки воды для производственных нужд предприятия, а также использования отработанного раствора «Бенфилд» от агрегатов аммиака фирмы «Кемико». Указанный негативный эффект обусловлен вовлечением в производственный процесс более 7500 тонн/год серной кислоты и железного купороса, которые не подвергаются обезвреживанию на действующих очистных сооружениях.
В качестве решения проблемы предложен инновационный способ переработки высокоминерализованных сточных вод с предприятия в высоковостребованные продукты, а именно в жидкости глушения для нефтяных скважин, которые используются при проведении капитального и подземного ремонта скважин, для глушения скважин в терригенных коллекторах, с предварительным их концентрированием.
Выбор данной технологии обусловлен наличием в ПАО «Тольяттиазот» значительных количеств вторичных ресурсов - пара, аммиачной воды и углекислого газа.
Таким образом, предложено решение важной экологической проблемы загрязнения Волжского бассейна. Данная разработка является проектом рационального использования вторичных ресурсов нефтегазовой промышленности, которая эффективна и с экологической и с экономической сторон.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
