В ПНИПУ доказали, что гипс снижает токсичность буровых отходов
При строительстве скважин применяют различные буровые растворы, которые содержат в своем составе калий, кальцинированную соду и известь. Образующиеся отходы из-за высокого содержания солей негативно влияют на почву, растительность, поверхностные и грунтовые воды. Но с помощью химических реагентов возможно изменить солевой состав шлама. Ученые Пермского Политеха и Тюменского индустриального университета впервые доказали, что для снижения его токсичности перспективно использование гипса. С его помощью можно создавать оптимальные водно-физические свойства буровых отходов для их утилизации без вреда окружающей среде.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Теоретическая и прикладная экология». Работа выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Буровой шлам – это измельченная горная порода с остатками бурового раствора, сточных вод и флюидов из пластов скважин. Применяемые сейчас растворы содержат в себе калий, кальцинированную соду, хлорид кальция, хлорид калия и известь. Большое количество водорастворимых солей повышает щелочность шлама, из-за чего он негативно влияет на природную среду. Поэтому в процессе утилизации таких отходов необходимо снижать токсический эффект.
Этого можно добиться с помощью химических реагентов, например, гипса и фосфогипса. Они способны вытеснить поглощенные ионы натрия и тем самым уменьшить концентрацию солей. Ученые Пермского Политеха совместно с Тюменским индустриальным университетом провели исследование и выявили закономерности изменения солевого состава буровых шламов в процессе ионно-обменной реакции при использовании гипса. А также разработали математическую модель прогноза растворения солей, которая учитывает все неуправляемые факторы, влияющие на этот процесс (плотность, гранулометрический состав, коэффициент фильтрации, содержание водорастворимых солей).
«В естественном состоянии буровой шлам обладает вязко-пластичными свойствами, в сухом – отличается слитностью и твердостью. Это обусловлено содержанием соединений натрия. Для улучшения физико-химических свойств шлама и снижения его щелочности необходимо вытеснить поглощенные ионы натрия с помощью гипса», – объясняет Лариса Рудакова, заведующая кафедрой охраны окружающей среды ПНИПУ, доктор технических наук.
Исследователи 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. Внесение гипса в разных соотношениях (3-20 процентов) приводило к изменению концентрации хлорид-иона во всех образцах. Внесение реагента от 15 до 20 процентов снизило содержание карбонат-ионов до минимальных значений и в два раза – фосфат-ионов. Это свидетельствует об эффективности применения гипса для снижения щелочности.
Особенности физико-механических свойств (влажность, плотность, поровое пространство) бурового шлама указывают на способность к поглощению и удерживанию растворенных солей. Определение плотного остатка говорит об общем содержании органических и минеральных соединений в шламе. Внесение гипса от 7 до 20 процентов существенно снижает этот показатель.
«На основании полученных результатов мы можем отнести образцы грунта к незасоленным (содержание легкорастворимых солей < 0,5 процента) и слабозасоленным (0,5-1,0 процента). Использование гипса значительно увеличивает водопроницаемость буровых отходов, то есть улучшаются их фильтрационные свойства. Наилучший результат наблюдали при внесении 10-20 процентов гипса», – рассказывает Елена Гаевая, профессор кафедры техносферной безопасности ТИУ, кандидат биологических наук.
Экспериментальные исследования ученых ПНИПУ и ТИУ доказали, что применение гипса перспективно для снижения уровня токсичности буровых отходов. Выявленные закономерности и созданная математическая модель позволяют спрогнозировать нормы внесения гипса для уменьшения содержания водорастворимых солей в шламе. Процесс их утилизации станет более экологичным и безвредным для окружающей среды.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно