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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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