Minimalizacja i utylizacja odpadów wiertniczych powstających podczas budowy rurociągów technologiami bezwykopowymi

• Autorzy: Jamrozik Aleksandra , Ziaja Jan

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2025.4.5

Warianty tytułu

EN

Minimization and disposal of drilling waste generated during the construction of pipelines with trenchless technologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Budowa rurociągów z wykorzystaniem technologii bezwykopowych, generuje znaczne ilości odpadów wiertniczych. Odpady te zawierają płuczki wiertnicze, zwierciny, a także środki chemiczne, stosowane do modyfikacji właściwości technologicznych płuczki wiertniczej. Obecnie obserwuje się dynamiczny wzrost kosztów utylizacji i zagospodarowania odpadów wiertniczych, co jest związane z wdrażaniem zasad zrównoważonego rozwoju oraz gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Czynniki ekonomiczne ale także czynniki środowiskowe wymuszają na firmach wykonawczych stosowanie systemów kontroli fazy stałej oraz recyklingu płuczki wiertniczej, a także wdrażanie metod racjonalnego zarządzania odpadami wiertniczymi. W artykule scharakteryzowano metody budowy rurociągów, zwracając szczególną uwagę na dwie najpopularniejsze technologie: HDD i Direct Pipe. Przedstawiono również koncepcję zamkniętego obiegu cyrkulacji odpadów wiertniczych. Prezentowany system postępowania z odpadami wiertniczymi sprzyja zrównoważonemu rozwojowi, minimalizuje wpływ prac wiertniczych na środowisko naturalne oraz przyczynia się do redukcji kosztów inwestycji , poprzez zmniejszenie wydatków na utylizację odpadów wiertniczych.

EN

Pipeline construction using trenchless technologies generates significant amounts of drilling waste. These waste materials include drilling fluids, rock cuttings and chemical additives used to modify the technological properties of the drilling fluid. Currently, there is a dynamic increase in the costs associated with the disposal and management of drilling waste, driven by the implementation of sustainability principles and the circular economy (CE) model. Both economic and environmental factors compel contractors to adopt solid phase control systems, drilling fluid recycling solutions, and rational waste management strategies. This paper characterizes various pipeline construction methods, with particular emphasis on the two most widely used technologies : HDD and Direct Pipe®. Additionally, the concept of a closed-loop circulation system for drilling waste is presented. The proposed drilling waste management system promotes sustainable natural resource management, minimizes the environmental impact of drilling operations, and contributes to reducing investment costs by lowering expenses related to waste disposal and landfill utilization.

Słowa kluczowe

PL

gazociągi; wodociągi; technologie bezwykopowe; zagospodarowanie odpadów wiertniczych

EN

gas pipelines; water pipelines; trenchless technologies; drilling waste management

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2025
• Tom: Nr 4
• Strony: 28--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jamrozik Aleksandra

• Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0002-4988-7437

autor

Ziaja Jan

• Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0002-4915-5121

Bibliografia

• [1] American Gas Association, Pipeline Research Committee. 1994. “Drilling fluids in pipeline installation by horizontal directional drilling”. Practical application manual. PR-227-9321, Tulsa, OK.
• [2] Anderson Michael Rai. 2013. “Principles of Solids Control”. Trenchles Technology, https://trenchlesstechnology.com/principles-of-solids-control/. dostęp on-line 31.07. 2023 r.
• [3] American Assosation of Drilling Engineers. 2014. “Shale Shakers and Drilling Fluids System”. American Assosation of Drilling Engineers. Texas.
• [4] ASME Shale Shaker Committee. 2005. “Drilling Fluids Processing Handbook” Elsevier INC. London.
• [5] Hans-Joachim Bayer. 2005. “HDD Practice Handbook”. Vulkan-Verlag GmbH.
• [6] Darsh Belani, Jayeshkumar Pitroda, Jaydev Jagmohandas Bhavsar. 2014. “A Review On Trenchless Technology: State Of Art Technology For Underground Utility Services.” National Conference on: “Trends and Challenges of Civil Engineering in Today’s Transforming World” 29th March. ISBN: 978-81-929339-0-0.
• [7] David Bennett, Samuel Ariaratnam. 2017. “Horizontal Directional Drilling (HDD). Good Practices Guidelines”. The North American Society for Trenchless Technology, HDD Consortium, USA, 4th Edition.
• [8] Biao Shu, Baosong Ma, Cong Zeng, Haitao Lan. 2011. „Preparation and Recycling of Drilling Mud in Large Scale Horizontal Directional Drilling Projects in Mainland China”, Conference Paper: Sustainable Solutions For Water, Sewer, Gas, And Oil Pipelines ICPTT.
• [9] Bielewicz Danuta. 2009. „Płyny wiertnicze”, Wydawnictwa AGH, Kraków.
• [10] Bueno Sharon. 2019. „Przekroczenie Zatoki Meksykańskiej w technologii Direct Pipe”. Inżynieria Bezwykopowa, (1): 96-99.
• [11] Ben Clark, Barry Sorteberg. 2015. “Centrifuges Improve Directional Drilling Operations and Reduce Disposal Costs”, Trenchless Technology.
• [12] C. Como. 2006. “Drilling Fluid Use and Drilling Waste Disposal on HDD Project”. Technical Papers from North American Society for Trenchless Technology.
• [13] Firkowski Marcin. 2020. „Technologia Direct Pipe w skomplikowanych warunkach geologicznych”, Inżynieria Bezwykopowa. (2).
• [14] Firkowski Marcin, Szypuła Krzysztof. 2016. „Pierwsze w Polsce przekroczenia w technologii Direct Pipe”, Inżynieria Bezwykopowa, (4).
• [15] Gerasimova Vera. 2016. “Undeground Engineering and Trenchless Technologies at the Defense of Environment” 15th international Scientific Conference “Underground Urbanistion as a Prerequisite for Sustainable Development, Procedia Engineering” (165) : 1395-1401.
• [16] Gonet Andrzej i inni. 2006. „Metody przetwarzania organiczno-mineralnych odpadów wiertniczych w aspekcie ich zagospodarowania”. Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu Akademii Górniczo-Hutniczej im. St. Staszica.
• [17] Hermes Science Publishing Ltd. 2004. “Recommendations French Society for Trenchless Technology, Microtunnneling and Horizontal Drilling”. First published in Great Britain 2004 by Hermes Science Publishing Ltd.
• [18] Jamrozik Aleksandra. Ziaja Jan. Gonet Andrzej. 2011.“Analysis of applicability of modified drilling waste for filling out annular space in horizontal directional drilling”. Polish Journal of Environmental Studies. vol. 20 ( 3) :67-675.
• [19] Jamrozik Aleksandra, Gonet Andrzej, Fijał Jerzy, Terpiłowski Kondrat, Czekaj Lucyna. 2014.“Analysis of waste mud stability”. AGH Drilling, Oil, Gas, vol. 31 (1).
• [20] Jamrozik Aleksandra, Ziaja Jan, Wysocki Sławomir. 2025. “Improving Energy Efficiency in the Management of Drilling Waste from Trenchless Gas and Power Pipeline Construction Through the Implementation of Photovoltaic Panels and Circular Economy Principles”, Energies, 18(4) : 1-27.
• [21] Jamrozik Aleksandra, Wiśniowski Rafał, Gonet Andrzej. 2019. „The best available techniques for the control of solids and treatment of oil-contaminated drilling waste” International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM, 19(1.2): 1099-1108.
• [22] Krechowicz Maria, Gierulski Wacław, Loneragan Stephen, Kruse Henke. 2022. “External Risk Factors Evaluation in Horizontal Directional Drilling Technology Using Failure Mode and Effect Analysis”. Management and Production Engineering Review Volume 13 (1) : 76–88. DOI: 10.24425/ mper.2022.140878
• [23] Kuliczkowski Andrzej i inni. 2019. „Technologie bezwykopowe w inżynierii środowiska”, Wydanie drugie. Wydawnictwo "Seidel-Przywecki".
• [24] Kwast-Kotlarek Urszula, Hełdak Maria. Szczepański Jakub. 2018. “Introducing Bentonite into the Environment in the Construction Stage of Linear Underground Investment Using the HDD Method”. Appl. Sci. 8(11).
• [25] Lang Gerhard, Pfeff Diana, Hayes Ben. 2016. “Direct Pipe As An Alternative To HDD, Method And Case Studies” Herrenknecht AG.
• [26] Lu Hongfang, Matthews John, Iseley Tom. 2020. “How does trenchless technology make pipeline construction greener? A comprehensive carbon footprint and energy consumption analysis”. Journal of Cleaner Production, Volume 261, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121215
• [27] Lu Hongfang, Xi Ma, Azimi Mohammadamin. 2020.“US natural gas consumption prediction using an improved kernel-based nonlinear extension of the Arps decline model” Energy Volume 194.
• [28] M-I Drilling Fluids, Schlumberger Company. 2023. “HDD, Mining & Waterwell. Product listing and applications”., https://www.slb.com/-/media/ files/mi/catalog/hdd-catalog.ashx Dostęp on-line: 31.07.2023 r.
• [29] M-I Drilling Fluids, Schlumberger Company. 2023. “Solids Control Solutions for HDD, Mining & Waterwell. Reduce waste, recover more fluid, and increase performance”. https://www.slb.com/products-and-services/ innovating-in-oil-and-gas/drilling/drilling-fluids-and-well-cementing/solids-control/solids-control-solutions-for-hdd-mining-and-waterwell Dostęp on-line: 31.07.2023 r.
• [30] Macnar Kazimierz, Gonet Andrzej, Stryczek Stanisław. 2008. “Dewatering and neutralization of waste drilling muds.” Mineralogia - Special Papers. MECC'08: 4th Mid-European Clay Conferenc.
• [31] Mishra Tabitha. 2019. “The Direct Pipe Method: Combining the Benefits of HDD and Microtunneling” https://www.trenchlesspedia.com/the-direct-pipe-method-combining-the-benefits-of-hdd-and-microtunneling/2/4153 dostęp on-line, 19.02.2025 r.
• [32] Montazar Rabiel, Kuo Ping, Chang Sonny, Gelinas Marc. 2018.“Analysis and Design of Pipes Installed via Direct Pipe ® Technology”, North American Society for Trenchless Technology, NASTT’s 2018 No-Dig ShowPalm Springs, California.
• [33] Najafi Mohammad, Gokhale Sanjiv. Ma Baosong. 2021. “Trenchless Technology: Pipeline and Utility Design, Construction, and Renewal”, 2nd Edition. Hardcover - Import.
• [34] Naveen Kumar at all. 2021. “A Review on Trenchless Technology”. International Journal for Modern Trends in Science and Technology (7) :202- 207.
• [35] Osikowicz Robert. 2023. “Long And Large Diameter HDD Crossings. Top 100 Światowych Projektów”. Inżynieria Bezwykopowa (1).
• [36] Osikowicz Robert. 2021 „Analiza porównawcza HDD vs. DP”. VI Konferencja Techniczna ROE. Kraków.
• [37] Osikowicz Robert. 2016. „Zamknięty obieg płuczkowy, cz. I: Idea”. Inżynieria Bezwykopowa (1).
• [38] Osikowicz Robert. 2013. „Rynek płynów wiertniczych”, Inżynieria Bezwykopowa (4).
• [39] Osikowicz Robert. 2018. „Planowanie i realizacja projektów HDD” cz. III, Inżynieria Bezwykopowa, (3).
• [40] Osikowicz Robert. 2016. „Zamknięty obieg płuczkowy, cz. II: Selekcja Parametrów”. Inżynieria Bezwykopowa, (2).
• [41] Ptak Sebastian. 2019. „Utylizacja płuczki wiertniczej stosowanej w projektach HDD”, Inżynieria Bezykowa, (4).
• [42] Rezolucja ONZ. 2015. “Przekształcamy nasz świat: Agenda na rzecz zrównoważonego rozwoju 2030 (Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development), Rezolucja przyjęta przez Zgromadzenie Ogólne w dniu 25.09.2015 r.
• [43] Robison Jonathan, Arens Nicholas. 2017. “Direct Pipe® Construction - An Engineering Perspective on Quality Assurance”. Conference: Pipelines. https://www.researchgate.net/publication/318893184, dostęp on-line 13.02. 2025r.
• [44] Sai Deng, Chao Kang, Alireza Bayat and Trovato Cainan. 2020. “Rheological Properties of Clay-Based Drilling Fluids and Evaluation of Their Hole-Cleaning Performances in Horizontal Directional Drilling”. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice. Volume 11 (3). https://doi. org/10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.000047. dostęp on-line 13.02. 2025 r.
• [45] Skonberg Eric, Muindi Tennyson. 2014. „Pipeline Design for Installation by Horizontal Directonal Drilling” Second Edition, ASCE Manuals and reports on Engineering Practices No. 108, Horizontal Directonal Drilling Guideline Task Committee of the Technical Committee on Trenchlessinstalation of Piplelines of the Pipleine Divisione of the American Society of Civil Engineers. published by the American Society of Civil Engineers.
• [46] Sparks E. Andrew, Hotz Robert. 2022. “Direct Pipe Is No Panacea, but it Could be the Right Solution”. Portal: trenchlesstechnology.com, https:// trenchlesstechnology.com/direct-pipe-is-no-panacea-but-it-could-be-the-right-solution/dostęp on-line, 25.01.2025 r.
• [47] Ustawa z dnia 10 lipca 2008 r. o odpadach wydobywczych (Dz.U.2022 r. poz. 2336), [48] Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz.U.2022 r. poz.699) [49] Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. - Prawo ochrony środowiska (tekst jedn. Dz.U. z 2021 r., poz. 1973 ze zm.),
• [50] Willoughby David. A. 2005. „Horizontal Directional Drilling utility and pipeline applications”.
• [51] Serwis Rzeczypospolitej Polskiej. Cele zrównoważonego rozwoju,: https://www.gov.pl/web/rozwoj-technologia/cele-zrownowazonego-rozwoju, dostęp on-line, 19.02.2025 r.
• [52] Wysocki Sławomir. 2010. „Flokulacja suspensji ilastych i zasolonych płuczek wiertniczych z zastosowaniem nowo opracowanych flokulantów kationowych (PT-FLOC-201107)”. Wydawnictwa AGH Wiertnictwo, Nafta, Gaz. T. 27 (4).
• [53] Xufeng Yan, Samuel T. Ariaratman, Shun Dong, Cong Zeng. 2018. “Horizontal directional drilling: State-of-the-art review of theory and applications”, Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 72 : 162- 173.
• [54] Yang Liu, et al. 2021. “The Study of Optimization of Flocculation and Destabilization Technology of Waste PEM Drilling Fluid in Bohai Oilfield”, Front. Energy Res., 03 December 2021 r., Sec. Advanced Clean Fuel Technologies, Volume 9 - https://doi.org/10.3389/fenrg.2021.796786
• [55] Ziaja Jan, Wiśniowski Rafał, Jamrozik Aleksandra, Knez Dariusz. 2018. “Modern construction technologies of gas pipelines and oil pipelines” SGEM 2018-18th International Multidisciplinary Scientific Geoconference, Albea Bulgaria

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).