Буровий розчин не належить до традиційних категорій вод (таких як питна, стічна, поверхнева чи підземна). Це специфічна технічна технологічна рідина, що використовується під час буріння свердловин. Після використання буровий розчин набуває статусу небезпечного промислового відходу та за своїм складом є багатокомпонентною суспензією, яка включає:

• воду (прісну або мінералізовану) — як базову рідину;

• глинисті матеріали (наприклад, бентоніт) — для регулювання реологічних властивостей;

• хімічні реагенти та полімери;

• нафтопродукти — у випадках використання емульсійних або нафтових бурових розчинів.

Його оброблення та зберігання регулюються екологічним законодавством у сфері управління відходами, а не Водним кодексом.

Оскільки буровий розчин є складною багатокомпонентною системою, методики, призначені для аналізу нафтопродуктів у воді чи ґрунті, можуть бути не повністю придатними.

Процедура визначення вмісту нафти в буровому розчині

Принцип методу

Зразок бурового розчину нагрівають у спеціальному приладі (реторті), щоб випарувати та конденсувати його компоненти.​ Вимірюють об'єми води та нафти, що були відокремлені, а також обчислюють вміст твердих часток за різницею.​

Обладнання:

• реторта для дистиляції зразка;

• конденсатор для збору випаруваних фракцій;

• градуйовані пробірки для вимірювання об'ємів відокремлених рідин.​

Процедура:

1. Помістіть відомий об'єм зразка бурового розчину в реторту.​

2. Нагрівайте зразок, щоб випарувати воду та нафту.​

3. Конденсуйте та збирайте випаровувані рідини в градуйованих пробірках.​

3. Виміряйте об'єми відокремленої води та нафти.

4. Обчисліть вміст твердих часток за формулою:​

Вміст твердих часток (%)=100%−(Вміст води (%)+Вміст нафти (%))

Як перейти від об’ємного вмісту нафти (%) до масової концентрації в мг/л (мг на літр водної фази)?

Після виконання вимірювання за процедурою реторти відповідно до ДСТУ ISO 10414-1:2013 маємо:

• об’єм нафти (Vₙ) у мілілітрах, наприклад — 1,5 мл;

• об’єм води (Vв) у мілілітрах, наприклад — 98,5 мл;

• загальний об’єм рідини: Vₙ + Vв = 100 мл.

Крок 1: Визначте масу нафтопродуктів

Вам потрібно знати густину нафти (ρₙ) — для легких фракцій це приблизно 0,85 г/см³ або 850 мг/мл.

Маса нафти (мг) = Об’єм нафти (мл) × Густина нафти (мг/мл), де: 

• об’єм нафти (мл) — це об’єм, який ви виміряли після ретортного нагрівання. Наприклад: 1,5 мл;

• густина нафти (мг/мл) — маса одного мілілітра нафтопродукту.

Для стандартної нафти можна взяти 850 мг/мл, бо:

0,85 г/см³ = 850 мг/мл (1 г = 1000 мг; 1 см³ = 1 мл).

У вас 1,5 мл нафти в зразку. Тоді:

Маса нафти=1,5 мл×850 мг/мл=1275 мг

Це означає: у цьому зразку міститься 1275 міліграмів нафтопродуктів.

Крок 2: Визначте масову концентрацію (мг/л)

Якщо об’єм водної фази - 98,5 мл = 0,0985 л, тоді:

Концентрація (мг/л) = Маса нафти (мг) / Об’єм води (л)

Універсальна формула:

C (мг/л) = (Vₙ × ρₙ) / Vв

Зауваження:

• якщо у вас емульсійний буровий розчин, слід враховувати, що вода може бути не лише у вільному, а й у зв’язаному стані;

• у разі використання реторт із фіксованим об’ємом зразка (наприклад, 10 або 50 мл), результати необхідно масштабувати до 1 літра;

• густину нафтопродуктів бажано уточнювати експериментально або використовувати паспортні дані.

Застереження:

• процедура потребує дотримання заходів безпеки через роботу з нагрівальними приладами та легкозаймистими рідинами;

• точність вимірювань залежить від правильності калібрування обладнання та дотримання методики.

Для вирішення даного питання також рекомендується використати наступні підходи:

1. Адаптація існуючих методик:

• МВВ № 081/12-0645-09 – методика визначення масової концентрації нафтопродуктів у поверхневих, підземних та зворотних водах гравіметричним методом. Її можна адаптувати для аналізу бурових розчинів з урахуванням специфіки матриці.

• МВВ № 081/12-0116-03 – методика для вимірювання масової частки нафтопродуктів у ґрунтах гравіметричним методом. Може бути корисною для аналізу твердих фаз бурового шламу.

2. Розробка спеціалізованої методики:

З огляду на складність та унікальність бурових розчинів, доцільно розробити й валідувати окрему методику, спеціально призначену для цієї матриці. Це забезпечить вищу точність і відтворюваність результатів.

3. Звернення до профільних установ:

Наприклад, навчально-дослідницька лабораторія бурових промивальних рідин Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу має відповідний досвід. Консультації з фахівцями цієї лабораторії можуть бути корисними для вибору оптимального методу аналізу.

Окрім національних стандартів, варто ознайомитися з міжнародними документами, такими як API Recommended Practice 13B-1, які детально описують методи аналізу бурових розчинів.

Хто має право здійснювати аналіз?

Ліцензовані екологічні аналітичні лабораторії, зокрема:

• державні лабораторії (наприклад, лабораторії Держекоінспекції);

• приватні лабораторії з акредитацією за ISO 17025.

Якщо вимірювання проводяться власними силами (тобто на підприємстві є власна лабораторія), окрім загальних вимог до лабораторії слід керуватися вимогами Закону України «Про управління відходами».

Відповідно до чинного законодавства України у сфері управління відходами, зокрема Закону України «Про управління відходами» та Постанови Кабінету Міністрів України «Про затвердження Порядку класифікації відходів та Національного переліку відходів» від 20.10.2023 № 1102, лабораторії, які здійснюють визначення небезпечних властивостей відходів, повинні відповідати таким вимогам:​

1. Підтвердження компетенції: лабораторія повинна підтвердити її технічну компетентність у проведенні відповідних випробувань та досліджень (саме відносно відходів).

2. Відбір проб та дослідження: відбір проб і лабораторні дослідження складу та властивостей відходів мають проводитися спеціалізованими лабораторіями з дотриманням встановлених методик та стандартів. ​

3. Кваліфікація персоналу: персонал лабораторії повинен мати відповідну освіту, кваліфікацію та досвід для проведення аналізів небезпечних властивостей відходів.​

4. Матеріально-технічне забезпечення: лабораторія повинна бути оснащена необхідним обладнанням та приладами, що відповідають вимогам стандартів і забезпечують точність та достовірність результатів досліджень.​

5. Дотримання методик та стандартів: проведення досліджень має здійснюватися згідно з чинними методиками, стандартами та нормативними документами, які регламентують порядок визначення небезпечних властивостей відходів.​

6. Документування та звітність: лабораторія зобов'язана вести належний облік проведених досліджень, зберігати результати та надавати відповідні звіти замовникам та контролюючим органам.​