Буровой шлам представляет собой смесь измельченной горной породы, сточных вод, флюидов нефтяных пластов и остатков бурового раствора, содержащих известь, калий и кальцинированную соду. Из-за большого количества водорастворимых солей и высокой щелочности буровой шлам опасен для окружающей среды. Снизить его токсичность можно с помощью химических реагентов, позволяющих вытеснить ионы натрия и уменьшить концентрацию солей.
Одним из таких реагентов является гипс – широко распространенный осадочный материал белого цвета, который еще во времена Античности использовался в строительстве. Чтобы проверить, насколько он эффективен для снижения концентрации солей, ученые Пермского Политеха использовали несколько образцов шлама, на которых применялись разные типы буровых растворов. Их смешивали в определенных пропорциях с гипсом, после чего происходила ионно-обменная реакция с замещением катионов натрия на катионы кальция.
Наибольшая эффективность наблюдалась при концентрации гипса в 15-20%: содержание фосфат-ионов снижалось вдвое, а содержание карбонат-ионов оказывалось ниже, чем при других условиях эксперимента. Результаты подтвердили математическую модель, разработанную на старте исследования и учитывающую неуправляемые факторы растворения солей, в том числе плотность, гранулометрический состав и коэффициент фильтрации бурового шлама.
«На основании полученных результатов мы можем отнести образцы грунта к незасоленным (содержание легкорастворимых солей < 0,5 %) и слабозасоленным (0,5-1 %). Использование реагента значительно увеличивает водопроницаемость буровых отходов, то есть улучшаются их фильтрационные свойства», – цитирует Пермский политех кандидата биологических наук Елену Гаевую.
