Aleksandra Jamrozik, Jan Ziaja
DOI: 10.15199/17.2025.4.5, GWiTS 4/2025, kwiecień 2025
Pobierz PDF (Open Access)
Streszczenie:
Budowa rurociągów z wykorzystaniem technologii bezwykopowych generuje znaczne ilości odpadów wiertniczych. Odpady te zawierają płuczki wiertnicze, zwierciny oraz 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 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.
Słowa kluczowe: gazociągi, wodociągi, technologie bezwykopowe, zagospodarowanie odpadów wiertniczych.
Abstract:
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.
Keywords: gas pipelines, water pipelines, trenchless technologies, drilling waste management.
Bibliografia
[1] American Gas Association, Pipeline Research Committee. (1994). Drilling fluids in pipeline installation by horizontal directional drilling. Practical application manual PR-227-9321.
[2] Anderson, M. R. (2013). Principles of solids control. https://trenchlesstechnology.com/principles-of-solids-control/
[3] American Association of Drilling Engineers. (2014). Shale shakers and drilling fluids system. American Association of Drilling Engineers.
[4] ASME Shale Shaker Committee. (2005). Drilling fluids processing handbook. Elsevier.
[5] Bayer, H.-J. (2005). HDD practice handbook. Vulkan-Verlag GmbH.
[6] Belani, D., Pitroda, J., Bhavsar, J. J. (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. ISBN 978-81-929339-0-0.
[7] Bennett, D., Ariaratnam, S. (2017). Horizontal directional drilling (HDD): Good practices guidelines (4th ed.). North American Society for Trenchless Technology.
[8] Shu, B., Ma, B., Zeng, C., Lan, H. (2011). Preparation and recycling of drilling mud in large scale horizontal directional drilling projects in Mainland China. ICPTT – Sustainable Solutions for Water, Sewer, Gas and Oil Pipelines.
[9] Bielewicz, D. (2009). Płyny wiertnicze. Wydawnictwa AGH.
[10] Bueno, S. (2019). Przekroczenie Zatoki Meksykańskiej w technologii Direct Pipe. Inżynieria Bezwykopowa, (1), 96–99.
[11] Clark, B., Sorteberg, B. (2015). Centrifuges improve directional drilling operations and reduce disposal costs. Trenchless Technology.
[12] Como, C. (2006). Drilling fluid use and drilling waste disposal on HDD project. NASTT Technical Papers.
[13] Firkowski, M. (2020). Technologia Direct Pipe w skomplikowanych warunkach geologicznych. Inżynieria Bezwykopowa, (2).
[14] Firkowski, M., Szypuła, K. (2016). Pierwsze w Polsce przekroczenia w technologii Direct Pipe. Inżynieria Bezwykopowa, (4).
[15] Gerasimova, V. (2016). Underground engineering and trenchless technologies at the defense of environment. Procedia Engineering, 165, 1395–1401.
[16] Gonet, A. i in. (2006). Metody przetwarzania organiczno-mineralnych odpadów wiertniczych w aspekcie ich zagospodarowania. AGH.
[17] Hermes Science Publishing. (2004). Recommendations French Society for Trenchless Technology, Microtunneling and Horizontal Drilling.
[18] Jamrozik, A., Ziaja, J., Gonet, A. (2011). Analysis of applicability of modified drilling waste for filling out annular space in HDD. Polish Journal of Environmental Studies, 20(3), 671–675.
[19] Jamrozik, A., Gonet, A., Fijał, J., Terpiłowski, K., Czekaj, L. (2014). Analysis of waste mud stability. AGH Drilling, Oil, Gas, 31(1).
[20] Jamrozik, A., Ziaja, J., Wysocki, S. (2025). Improving energy efficiency in the management of drilling waste from trenchless gas and power pipeline construction through photovoltaic panels and circular economy principles. Energies, 18(4), 1–27.
[21] Jamrozik, A., Wiśniowski, R., Gonet, A. (2019). The best available techniques for the control of solids and treatment of oil-contaminated drilling waste. SGEM, 19(1.2), 1099–1108.
[22] Krechowicz, M., Gierulski, W., Loneragan, S., Kruse, H. (2022). External risk factors evaluation in HDD using FMEA. Management and Production Engineering Review, 13(1), 76–88. https://doi.org/10.24425/mper.2022.140878
[23] Kuliczkowski, A. i in. (2019). Technologie bezwykopowe w inżynierii środowiska (wyd. 2). Seidel-Przywecki.
[24] Kwast-Kotlarek, U., Hełdak, M., Szczepański, J. (2018). Introducing bentonite into the environment during HDD installation. Applied Sciences, 8(11).
[25] Lang, G., Pfeff, D., Hayes, B. (2016). Direct Pipe as an alternative to HDD. Herrenknecht AG.
[26] Lu, H., Matthews, J., Iseley, T. (2020). How trenchless technology makes pipeline construction greener: Carbon footprint analysis. Journal of Cleaner Production, 261. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121215
[27] Lu, H., Ma, X., Azimi, M. (2020). US natural gas consumption prediction. Energy, 194.
[28] M-I Drilling Fluids. (2023). HDD, mining and waterwell: Product listing and applications. https://www.slb.com/-/media/files/mi/catalog/hdd-catalog.ashx
[29] M-I Drilling Fluids. (2023). Solids control solutions for HDD, mining and waterwell. 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
[30] Macnar, K., Gonet, A., Stryczek, S. (2008). Dewatering and neutralization of waste drilling muds. Mineralogia – Special Papers.
[31] Mishra, T. (2019). The Direct Pipe method: Combining HDD and microtunneling. https://www.trenchlesspedia.com/the-direct-pipe-method-combining-the-benefits-of-hdd-and-microtunneling/2/4153
[32] Montazar, R., Kuo, P., Chang, S., Gelinas, M. (2018). Analysis and design of pipes installed via Direct Pipe technology. NASTT No-Dig Show.
[33] Najafi, M., Gokhale, S., Ma, B. (2021). Trenchless technology: Pipeline and utility design, construction, and renewal (2nd ed.).
[34] Naveen Kumar i in. (2021). A review on trenchless technology. International Journal for Modern Trends in Science and Technology, 7, 202–207.
[35] Osikowicz, R. (2023). Long and large diameter HDD crossings. Inżynieria Bezwykopowa, (1).
[36] Osikowicz, R. (2021). Analiza porównawcza HDD vs. DP. VI Konferencja Techniczna ROE.
[37] Osikowicz, R. (2016). Zamknięty obieg płuczkowy, cz. I: Idea. Inżynieria Bezwykopowa, (1).
[38] Osikowicz, R. (2013). Rynek płynów wiertniczych. Inżynieria Bezwykopowa, (4).
[39] Osikowicz, R. (2018). Planowanie i realizacja projektów HDD, cz. III. Inżynieria Bezwykopowa, (3).
[40] Osikowicz, R. (2016). Zamknięty obieg płuczkowy, cz. II: Selekcja parametrów. Inżynieria Bezwykopowa, (2).
[41] Ptak, S. (2019). Utylizacja płuczki wiertniczej stosowanej w projektach HDD. Inżynieria Bezwykopowa, (4).
[42] ONZ. (2015). Transforming our world: The 2030 Agenda for Sustainable Development.
[43] Robison, J., Arens, N. (2017). Direct Pipe construction – Engineering perspective on QA. Pipelines Conference. https://www.researchgate.net/publication/318893184
[44] Deng, S., Kang, C., Bayat, A., Trovato, C. (2020). Rheological properties of clay-based drilling fluids in HDD. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 11(3). https://doi.org/10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.000047
[45] Skonberg, E., Muindi, T. (2014). Pipeline design for installation by horizontal directional drilling (2nd ed.). ASCE.
[46] Sparks, E. A., Hotz, R. (2022). Direct Pipe is no panacea. https://trenchlesstechnology.com/direct-pipe-is-no-panacea-but-it-could-be-the-right-solution/
[47] Ustawa z dnia 10 lipca 2008 r. o odpadach wydobywczych (Dz.U. 2022 poz. 2336).
[48] Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz.U. 2022 poz. 699).
[49] Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. – Prawo ochrony środowiska (Dz.U. 2021 poz. 1973).
[50] Willoughby, D. 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
[52] Wysocki, S. (2010). Flokulacja suspensji ilastych i zasolonych płuczek wiertniczych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, 27(4).
[53] Yan, X., Ariaratnam, S. T., Dong, S., Zeng, C. (2018). Horizontal directional drilling: State-of-the-art review. Tunnelling and Underground Space Technology, 72, 162–173.
[54] Liu, Y. i in. (2021). Optimization of flocculation and destabilization technology of waste PEM drilling fluid. Frontiers in Energy Research, 9. https://doi.org/10.3389/fenrg.2021.796786
[55] Ziaja, J., Wiśniowski, R., Jamrozik, A., Knez, D. (2018). Modern construction technologies of gas pipelines and oil pipelines. SGEM 2018.