Минералого-геохимическая специфика буровых шламов нефтяных месторождений на примере объектов Томской области

Abstract

Актуальность исследования обусловлена слабой изученностью минералогического, элементного состава и токсичности буровых шламов, образованных в процессе строительства скважин на нефтяных месторождениях. Цель: выявить минералогическую и геохимическую специфику буровых шламов, определить наличие токсичности данного вида отхода с использованием современных методов исследований. Методы: рентгеновская порошковая дифрактометрия; масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой; сканирующая электронная микроскопия; биотестирование. Результаты. В пробах бурового шлама исследуемых нефтяных месторождений Томской области определены общие минералы – кварц, альбит, мусковит и кальцит, что указывает на схожий состав исходных вмещающих пород. В буровых шламах выделяется следующая геохимическая специализация, выраженная в повышенном концентрировании таких химических элементов, как Pb, Zn, Cu. Главным образом, элементы относятся к тяжелым металлам I, II и III класса опасности. Величина суммарного показателя загрязнения показывает, что большинство проб шлама относится к низкой степени загрязнения. Однако для образцов с действующих шламовых амбаров характерна средняя степень загрязнения. Выявленные минеральные фазы представлены оксидами железа, свинца, цинка, сульфидом железа, сульфатом бария. Были обнаружены частицы железа и свинца сферической формы. В целом пробы бурового шлама не оказывают токсического действия на тест-объекты: Daphia magna, Scenedesmus quadricauda, Drosophila melanogaster. В то же время пробы с эксплуатируемых амбаров оказывают влияние на тест-организм Daphia magna. Таким образом, исследуемые пробы бурового шлама относятся к малоопасным, практически неопасным отходам и не являются потенциально токсичными.

The relevance of the research is in poorly studied mineralogical, elemental composition and toxicity of drill cuttings formed during the construction of wells in oil fields. The main aim of the research is to identify the geochemical and mineralogical particularity of drill cuttings, to determine the toxicity of this type of waste using modern research methods. Methods: X-ray powder diffraction; inductively coupled plasma mass spectrometry; scanning electron microscope; bioassay. Results. Common minerals, such as quartz, albite, muscovite and calcite, were determined in the studied samples of drill cuttings that indicates a similar composition of the original host rocks. The geochemical specificity of drill cuttings expressed in increased concentration of chemical elements such as Pb, Zn, Cu, was revealed. Mainly, the elements belong to heavy metals of I, II and III hazard class. The value of the total pollution indicator shows that most samples of drill cuttings are of low pollution. However, the samples from existing sludge pits are characterized by medium pollution. The identified mineral phases are represented by oxides of iron, lead, zinc, iron sulfide, barium sulfate. Spherical particles of iron and lead were discovered. In general, drill cuttings samples have not toxic effects on test objects: Daphia magna, Scenedesmus quadricauda, Drosophila melanogaster. At the same time, samples from existing sludge pits have an effect on the test organism Daphia magna. In this way, the studied samples of drill cuttings are low-hazardous, practically non-hazardous waste, and are not potentially toxic.