Геоэкологические проблемы при проведении разведки и эксплуатационного бурения на нефть и газ

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Экология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Оглавление

  • Введение
  • 1. Нормативно правовая база, регламентирующая хозяйственную деятельность
  • 2. Разведка и эксплуатационное бурение на нефть и газ. Общие сведения
  • 2.1 Разведочный этап
  • 2.2 Бурение скважин
  • 2.3 Основные проблемы при бурении скважин
  • 2.4 Буровой раствор
  • 2.5 Морское бурение
  • 3. Основные техногенные объекты и их воздействие на окружающую среду
  • 3.1 Оборудование, применяемое при бурении скважин
  • 3.2 Конструкция скважин
  • 3.3 Типы морских буровых установок
  • 3.4 Воздействие техногенных объектов на окружающую среду
  • 3.5 Экологические проблемы при бурении скважин
  • 4. Мероприятия по уменьшению негативного воздействия
  • 4.1 Этап подготовительных работ по сооружению геологоразведочных скважин
  • 4.2 Утилизация отработанных буровых растворов
  • 4.3 Мероприятия по защите земель от техногенного воздействия
  • Заключение
  • Список литературы

Введение

Нефть и природный газ являются одними из основных полезных ископаемых. Особенно быстрыми темпами добыча нефти стала расти после того, как для ее извлечения из недр земли стали применяться буровые скважины. Возрастающее потребление нефти и газа в промышленности и возможность их быстрого и экономичного извлечения из недр делают эти полезные ископаемые объектом первоочередных поисков.

С точки зрения экологии нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая и газовая промышленность выступают крупными загрязнителями окружающей среды и оказывают негативное химическое и физическое воздействие на все природные компоненты.

Расширение минерально-сырьевой базы и топливно-энергетических ресурсов неразрывно связано с увеличением объемов буровых работ по поиску и детальной разведке важнейших видов полезных ископаемых.

Поскольку дальнейшее увеличение числа разведочных и эксплуатационных скважин, а также объемов добычи полезных ископаемых открытым способом неразрывно связано с нарушением экологического равновесия, то защита окружающей среды и охрана недр приобретают важное народнохозяйственное значение.

бурение техногенное воздействие буровой

1. Нормативно правовая база, регламентирующая хозяйственную деятельность

Правовая охрана природы представляет собой совокупность установленных государством правовых норм и возникающих в результате их реализации правоотношений, направленных на выполнение мероприятий по сохранению естественной среды, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей человека жизненной среды в интересах настоящего и будущих поколений.

В систему правовой охраны природы России входят четыре группы юридических мероприятий:

1) правовое регулирование отношений по использованию, сохранению и возобновлению природных ресурсов;

2) организация воспитания и обучения кадров, финансирование и материально-техническое обеспечение природоохранных действий;

3) государственный и общественный контроль за выполнением требований охраны природы;

4) юридическая ответственность правонарушителей.

Источниками экологического права признаются нормативно-правовые акты, в которых содержатся правовые нормы, регулирующие экологические отношения.

В природоохранное законодательство входят Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» и другие законодательные акты комплексного правового регулирования.

В подсистему природоресурсного законодательства входят: Земельный кодекс РФ, Закон Р Ф от 21 февраля 1992 г. № 2395−1 «О недрах», Основы лесного законодательства РФ, Водный кодекс РФ, Федеральный закон от 24 апреля 1995 г. № 52-ФЗ «О животном мире», а также другие законодательные и нормативные акты.

Ниже перечислены некоторые документы в сфере регулирования работ н/г промысла:

· ПБ 08−623−03 Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе;

· № 116-ФЗ Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»;

· Регламент составления проектных технологических документов на разработку нефтяных и газонефтяных месторождений

РД 153−39−007−96 (взамен РД 39−147 035−207−86).

Настоящий Регламент определяет структуру и содержание проектных документов на промышленную разработку технологических схем, проектов и уточненных проектов разработки, а также проектов пробной эксплуатации и технологических схем опытно-промышленной разработки нефтяных и газонефтяных месторождений как при использовании освоенных практикой методов разработки, так и при применении методов повышения нефтеизвлечения из пластов.

Регламент включает общие требования и рекомендации к содержанию технического задания на проектирование, составлению проектных документов, содержанию и оформлению всех составляющих их частей и разделов. [6]

2. Разведка и эксплуатационное бурение на нефть и газ. Общие сведения

2.1 Разведочный этап

Разведочный этап осуществляется в одну стадию. Основная цель этого этапа — подготовка месторождений к разработке. В процессе разведки должны быть оконтурены залежи, коллекторские свойства продуктивных горизонтов. По завершении разведочных работ подсчитываются промышленные запасы и даются рекомендации по вводу месторождений в разработку.

Разведка месторождений УВ — комплекс работ, позволяющий оценить промышленное значение месторождения, выявленного на поисковом этапе, и подготовить его к разработке. Bключает бурение разведочных скважин и проведение исследований, необходимых для подсчёта запасов выявленного месторождения и проектирования его разработки.

В ходе геологической разведки выявляются следующие параметры:

геологическое строение месторождения;

пространственное расположение, условия залегания, формы, размеры и строение залежей;

количество и качество полезных ископаемых;

технологические свойства залежей и факторы, определяющие условия эксплуатации месторождения

Проектируя систему размещения разведочных скважин, определяют их число, место заложения, порядок бурения и плотность сетки скважин. Hаиболее часто используется равномерная по площади месторождения сетка скважин.

Oсновные показатели эффективности разведочного этапа:

стоимость 1 т нефти и прирост запасов на 1 м пробуренных разведочных скважин;

отношение количества продуктивных к общему числу скважин.

2.2 Бурение скважин

Среди геологических исследований и работ большое место занимает бурение скважин, их опробование, отбор керна и его изучение, отбор проб нефти, газа и воды и их изучении и др.

Бурение - процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования.

Цели и задачи:

· установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;

· выявление продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;

· добыча нефти и газа из земных недр;

· закачка в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;

· добыча нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;

· определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);

· наблюдение за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;

· изучение геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений нефти и газа.

Бурение скважин на нефть и газ, осуществляемое на этапах региональных работ, поисков; разведки, а также разработки, является самым трудоемким и дорогостоящим процессом. Большие затраты при бурении скважин на нефть и газ обусловлены: сложностью бурения на большую глубину, огромным объемом бурового оборудования и инструментов, а также различных материалов, которые требуются для осуществления этого процесса, включая глинистый раствор, цемент, химреагенты и др. кроме этого, затраты возрастают за счет обеспечения природоохранных мероприятий.

2.3 Основные проблемы при бурении скважин

Основные проблемы, возникающие в современных условиях при бурении скважин, поисках и разведке нефти и газа, сводятся к следующему.

1. Необходимость бурения во многих регионах на большую глубину, превышающую 4−4,5 км, связана с поисками УВ в неизученных низких частях разреза отложений. В связи с этим, требуется применение более сложных, но надежных конструкций скважин для обеспечения эффективности и безопасности работ. При этом, бурение на глубину свыше 4,8 км спряжено со значительно большими затратами, чем при бурении на меньшую глубину.

2. В последние годы возникли более сложные условия для проведения бурових работ и поисков нефти и газа. Геологоразведочные работы на современном этапе все больше продвигаются в регионы и районы, характеризующиеся сложными географическими и геологическими условиями. Прежде всего, это труднодоступные районы, неосвоенные и необустроенные, включая Западную Сибирь, европейский север, тундру, тайгу, вечную мерзлоту и др. Кроме этого, бурение и поиски нефти и газа ведутся в сложных геологических условиях, включая мощные толщи каменной соли (например, в Прикаспии), наличие в залежах сероводорода и других агрессивных компонентов, аномально высокого пластового давления и др. Указанные факторы создают большие проблемы при бурении, поисках и разведке нефти и газа.

3. Выход с бурением и поисками УВ в акватории северных и восточных морей, омывающих Россию, создает огромные проблемы, которые связаны как со сложной технологией бурения, поисков и разведки нефти и газа, так и с охраной окружающей среды. Выход на морские территории диктуется необходимостью прироста запасов УВ, тем более что перспективы там имеются. Однако, это значительно сложнее и дороже, чем бурение, поиски и разведка, а также разработка скоплений нефти и газа на суше.

4. Бурение на большую глубину (свыше 4,5 км) и безаварийная проводка скважин во многих регионах невозможны. Это связано с отсталостью буровой базы, изношенностью оборудования и отсутствием эффективных технологий проводки скважин на большую глубину. Поэтому стоит проблема — в ближайшие годы модернизировать буровую базу и освоить технологию сверхглубокого бурения (т.е. бурения свыше 4,5 км — вплоть до 5,6 км и более).

5. Проблемы возникают при бурении горизонтальных скважин и поведения в них геофизических исследований (ГИС). Как правило, несовершенство бурового оборудования приводит к неудачам при строительстве горизонтальных скважин.

Ошибки при бурении нередко обусловлены отсутствием точной информации о текущих координатах скважины в их связи с геологическими реперами. Такая информация нужна в особенности при приближении к продуктивному пласту.

6. Актуальной проблемой является поиск ловушек и открытие скоплений нефти и газа неантиклинального типа. Много примеров по зарубежным объектам свидетельствует о том, что в литологических и стратиграфических, а также литолого-стратиграфических ловушках может содержаться огромное количество нефти и газа.

В нашей стране в большей степени задействованы структурные ловушки, в которых обнаружены крупные скопления нефти и газа. Практически в каждой нефтегазоносной провинции (НГП) выявлено большое количество новых региональных и локальных поднятий, составляющих потенциальный резерв для открытия местоскоплений нефти и газа. Неструктурные ловушки интересовали нефтяников в меньшей степени, чем м объясняется отсутствие крупных открытий в этих условиях, хотя незначительные по запасам объекты нефти и газа выявлены во многих НГП.

Но резервы существенного прироста запасов нефти и газа, в особенности в платформенных областях Урало-Поволжья, Прикаспия, Западной Сибири, Восточной Сибири и др. имеются. Прежде всего, резервы могут быть связаны со склонами крупных поднятий (сводов, мегавалов) и бортами прилегающих впадин и прогибов, которые широко развиты в упомянутых регионах.

Проблема заключается в том, что пока мы не располагаем надежными методами поисков ловушек неантиклинального типа.

7. В области поисков и разведки нефти и газа существуют проблемы, связанные с повышением экономической эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ, решение которых зависит от: совершенствования геофизических методов исследований в связи с постепенным усложнением геологических и географических условий нахождения новых объектов; усовершенствования методики поисков различных типов скоплений УВ, в том числе, неантиклинального генезиса; повышение роли научного прогноза в целях наиболее надежного обоснования проведения поисковых работ на перспективу.

Помимо указанных выше основных проблем, стоящих перед нефтяниками в области бурения, поисков и разведки скоплений нефти и газа, в каждом конкретном регионе и районе существуют свои собственные проблемы. От решения этих проблем зависит дальнейшее наращивание разведанных запасов нефти и газа, а также экономическое развитие регионов и районов и, следовательно, благосостояние людей.

2.4 Буровой раствор

Буровой раствор - сложная многокомпонентная дисперсная система суспензионных, эмульсионных и аэрированных жидкостей, применяемых для промывки скважин в процессе бурения. Для приготовления буровых растворов используются тонкодисперсные, пластические глины с минимальным содержанием песка, способные образовывать с водой вязкую, долго не оседающее суспензию.

При циркуляции в скважине буровой раствор: создает противодавление поровому давлению; очищает забой от выбуренной породы; транспортирует выбуренную породу из скважины; передает гидравлическую энергию на забойный двигатель и долото; предупреждает осыпи, обвалы и др.; обеспечивает смазывающее и антикоррозионное действие на буровой инструмент; охлаждает и смазывает долото; обеспечение информации о геологическом разрезе.

Выбор рецептур растворов для бурения отдельных интервалов глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях представляет наибольшую трудность, поэтому весьма эффективно применение универсальных буровых растворов, позволяющих при минимальных корректировках обеспечивать проводку различных интервалов бурения. Сведение до минимума расхода материалов для приготовления твердой фазы буровых растворов позволяет упростить задачу их утилизации.

В буровых организациях страны все шире используются буровые растворы с малым содержанием твердой фазы (полимерглинистые, полимерные растворы, растворы с конденсированной твердой фазой и др.). Это позволяет снизить расход глин, увеличить механическую скорость бурения, улучшить технико-экономические показатели буровых работ.

Заслуживает внимания метод применения экологически безопасных буровых растворов на основе торфа и сапропелей, разработанный в Томском политехническом университете.

Для приготовления бурового раствора из торфа используются соду, КССБ, КМЦ и другие недефицитные и экологически безвредные вещества. Буровой раствор отличался стабильностью свойств, легко очищался от шлама.

Стоимость 1 м бурения скважины с использованием для промывки торфяного раствора около 2 раз ниже по сравнению с глинистым. Если учесть, что для обезвреживания и утилизации токсичных отходов бурения требуются дополнительные затраты, то экономическая эффективность применения торфяных растворов будет значительно выше. Торфяные буровые растворы пригодны для проводки скважин в глинистых и карбонатных породах, отложениях соли, а также при вскрытии продуктивных пластов. Во многих случаях торфа могут заменить глины и мел, при этом получают растворы с малым содержанием твердой фазы и незначительным расходом щелочных и полимерных реагентов и ПАВ.

Следует указать, что поскольку концентрация твердой фазы торфяных растворов невелика (2−8%), то соответственно расход реагентов в два-три раза меньше, чем для обработки глинистых и меловых буровых растворов. На основе торфов получены эффективные и дешевые реагенты и модификаторы для глинистых растворов.

Отличительной особенностью торфяных буровых растворов является их хорошая совместимость с глинистыми, карбонатными и минерализованными растворами, а также со всеми полимерными добавками. Плотность раствора можно регулировать, подбирая соответствующий генетический тип сапропеля: органические сапропеля и торфосапропели позволяют получать буровые растворы плотностью 1,01−1,03 г/см3, кремнеземистые и смешанные сапропели 1,04−1,06 г/см3, карбонатные — 1,07−1,12 г/см3. В случае необходимости они могут дополнительно утяжеляться мелом и баритом.

Торф является дешевым и широко распространенным органогенным сырьем и может быть использован как в естественном виде, так и в виде кусковой продукции многочисленных торфопредприятий. Особенно перспективно использование торфа вместо глин в труднодоступных районах Сибири и Крайнего Севера, поскольку стоимость глинопорошков составляет 35−40 $/т, а транспортные расходы на их доставку в Тюменскую область достигают 100 $/т.

Разработаны составы буровых растворов на основе торфа для проводки скважин в многолетнемерзлых породах, глинистых отложениях и вскрытия продуктивных пластов. Высокими технологическими и реологическими свойствами обладают полимер торфяные растворы при незначительном расходе высокомолекулярных соединений и ПАВ, пригодные для бурения скважин в условиях воздействия высоких температур и давлений, а также полиминеральной агрессии. Торфяные буровые растворы экологически безвредны, легко очищаются от шлама, после использования они могут применяться для рекультивации нарушенных земель как в виде растворов так и образовавшихся неиспользованных остатков торфа на скважинах.

На основе торфа и сапропелей получены тампонажные облегченные материалы для крепления скважин, имеющие высокую коррозионную устойчивость по отношению к пластовым водам. Кроме того, при их применении достигается экономия цемента.

Согласно расчетам ВНИИКР нефти, снижение расхода материалов всего на 1% при бурении скважин позволит без дополнительных затрат на их производство только в Миннефтепроме увеличить объем проходки на 200−300 тыс. м. Применение торфа и сапропелей в бурении даст возможность значительно снизить расходы на приобретение глинопорошков и химических реагентов. Но основной экономический эффект может быть получен за счет уменьшения экологических нагрузок на окружающую среду и снижения затрат на проведение природоохранных мероприятий.

Использование дешевого и широко распространенного органогенного сырья, обладающего высокой адсорбционной и ионообменной способностью, возможно и для очистки буровых сточных вод. Известно широкое использование торфа и сапропеля для увеличения плодородия малопродуктивных почв. Все это свидетельствует о необходимости широкомасштабного внедрения торфа и сапропеля для обезвреживания отходов бурения и рекультивации нарушенных земель.

Значительная часть реагентов, используемых для регулирования свойств растворов, является в той или иной мере вредной для здоровья человека. При введении в раствор и испарении они загрязняют воздух, вследствие чего их концентрация в воздухе рабочей зоны (пространство до 2 м над уровнем пола или рабочей площадки, на котором находятся места постоянного или временного пребывания работающих) ограничивается. Предельно допустимыми концентрациями (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1. 005−76 считаются концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений".

2.5 Морское бурение

Постепенно увеличивается истощение запасов нефти и газа на суше и обостряется мировой энергетический кризис, это ведет к необходимости все более и более широкого освоения нефтегазовых ресурсов морского дна.

Добыча нефти в море составляет сейчас около 1/3 от мировой. Уже в настоящее время такие страны, как Норвегия, Великобритания, Нидерланды, полностью удовлетворяют свои потребности в нефти за счет морских промыслов, а Великобритания также и в газе.

Потенциальные ресурсы нефти и газа в акваториях Мирового океана превосходят их запасы на суше почти в три раза.

Россия в настоящее время находится на пороге промышленного освоения запасов нефти и газа на континентальном шельфе. Она располагает 22% площади шельфа Мирового океана, 80% из которых считаются перспективными для добычи углеводородов. Около 85% запасов топливно-энергетических ресурсов приходится на шельф арктических морей, 12% приходится на шельф дальневосточных морей, а остальное на шельфы Каспийского, Черного, Азовского и Балтийского морей.

3. Основные техногенные объекты и их воздействие на окружающую среду

3.1 Оборудование, применяемое при бурении скважин

Бурение скважин осуществляется с помощью буровых установок, оборудования и инструмента.

Рисунок 1. Буровая установка

Буровая установка — это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины (рисунок 1). В состав буровой установки входят:

· буровая вышка;

· оборудование для механизации спуско-подъемных операций (тали и лебёдки);

· наземное оборудование, непосредственно используемое при бурении;

· силовой привод;

· циркуляционная система бурового раствора;

· привышечные сооружения.

Инструмент, используемый при бурении, подразделяется на основной (долота) и вспомогательный (бурильные трубы, бурильные замки, центраторы).

Бурильные трубы предназначены для передачи вращения долоту (при роторном бурении).

3.2 Конструкция скважин

Верхняя часть скважины называется устьем, дно — забоем, боковая поверхность — стенкой, а пространство, ограниченное стенкой — стволом скважины. Длина скважины — это расстояние от устья до забоя по оси ствола, а глубина — проекция длины на вертикальную ось. Длина и глубина численно равны только для вертикальных скважин. Однако они не совпадают у наклонных и искривленных скважин.

Рисунок 2. Устройство скважины

В скважину спускают следующие ряды обсадных труб (рисунок 2):

Направление — для предотвращения размыва устья.

Кондуктор — для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции горизонтов с грунтовыми водами, установки на устье противовыбросового оборудования.

Промежуточная обсадная колонна (одна или несколько) — для предотвращения возможных осложнений при бурении более глубоких интервалов (при бурении однотипного разреза прочных пород обсадная колонна может отсутствовать).

Эксплуатационная колонна — для изоляции горизонтов и извлечения нефти и газа из пласта на поверхность. Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной и заколонной оснастки (пакеры, башмак, обратный клапан, центратор, упорное кольцо и т. п.).

3.3 Типы морских буровых установок

Буровая баржа — для бурения скважин в основном на мелководных и защищенных участках (рисунок 3). Область применения — внутриконтинентальные месторождения: устья рек, озера, болота, каналы и на небольшой глубине (как правило от 2 до 5 метров). Буровые баржи, обычно — несамоходные, и поэтому не в состоянии проводить работы в ситуации открытого моря.

Рисунок 3. Буровая баржа

Самоподъемная плавучая буровая установка представляет собой плавучие понтоны, в центре которых установлена буровая вышка, а по углам — колонны-опоры. На месте бурения колонны опускаются на дно и углубляются в грунт, а платформа поднимается над водой. Глубина воды на которой может работать самоподъемная буровая платформа ограничена, как правило длиной опор и не превышает 150 метров. устойчивость зависит от того, какой грунт на дне моря.

Погружная буровая установка. Не распространенный тип буровых установок.

Погружная установка представляет собой платформу с двумя помещенными друг на друга корпусами. В верхнем корпусе располагаются жилые помещения для экипажа. Нижняя часть — заполняется воздухом (чем обеспечивает плавучесть) при перемещении, а после прихода на место назначения, воздух выпускается из нижнего корпуса, и буровая платформа погружается на дно.

Преимущество — высокая мобильность, однако при этом глубина выполнения буровых работ — невелика и не превышает 25 метров.

Полупогружные платформы используют на больших глубинах (более 1500 м.). Платформы плавают над местом бурения, удерживаемые тяжелыми якорями. Конструкция включает опоры, которые обеспечивают плавучесть платформы и обеспечивают большой вес для сохранения вертикального положения. (когда выпускается воздух полупогружная установка притапливается лишь частично, не достигая при этом морского дна и остается на плаву).

В процессе буровых работ осуществляется заполнение нижнего корпуса водой, в результате чего достигается необходимая устойчивость.

Буровое судно

Буровые суда — самоходные и поэтому не требуют буксировки на место проведения работ. Они проектируются специально для осуществления бурения скважин на большой глубине (не ограниченной). Буровая шахта проходит через весь корпус судна, расширяясь к низу. Нефть, добытая, а затем очищенная, хранится в резервуарах корпуса, впоследствии же ее загружают в челночные грузовые танкеры.

Буровые платформы гравитационного типа наиболее устойчивы, так как имеют мощное бетонное основание, опирающееся о морское дно. В это основание встроены колонны для бурения скважин, резервуары для хранения добытого сырья и трубопроводы, а поверх основания располагается буровая вышка. Морское дно в месте установки гравитационных платформ должно быть тщательно подготовлено. Даже небольшой уклон дна грозит превратить буровую в Пизанскую башню, а наличие выступов на дне может вызвать раскол основания.

3.4 Воздействие техногенных объектов на окружающую среду

Современная технология крепления скважин в процессе бурения несовершенна и не обеспечивает надежного разобщения пластов за обсадной колонной. По этой причине происходят перетоки флюидов из высоконапорных пластов в низконапорные, т. е. чаще всего снизу вверх. В итоге резко ухудшается качество всей гидросферы.

При проведении геологоразведочных работ, эксплуатации и транспортировке нефти происходит изъятие земельных площадей, загрязнение природных вод и атмосферы. Все компоненты окружающей среды в районах нефтедобычи испытывают интенсивную техногенную нагрузку, при этом уровень негативного воздействия определяется масштабами и продолжительностью эксплуатации залежей углеводородов.

Процессы разведки, бурения, добычи, подготовки, транспортировки и хранения нефти и газа требуют больших объемов воды для технологических, транспортных, хозяйственно-бытовых и противопожарных нужд с одновременным сбросом таких же объемов высокоминерализованных, содержащих химические реагенты, поверхностно-активные вещества и нефтепродукты сточных вод.

Источники загрязнения территории и водных объектов на нефтепромыслах присутствуют в той или иной мере на любом участке технологической схемы от скважины до резервуаров нефтеперерабатывающих заводов.

Основными загрязнителями окружающей среды при технологических процессах нефтедобычи являются: нефть и нефтепродукты, сернистые и сероводородсодержащие газы, минерализованные пластовые и сточные воды нефтепомыслов и бурения скважин, шламы бурения, нефте — и водоподготовки и химические реагенты, применяемые для интенсификации процессов нефтедобычи, бурения и подготовки нефти, газа и воды (в таблице 1. представлены основные негативные воздействия работ на ОС).

Таблица 1.

Негативное воздействие на окружающую среду поисково-разведочных и эксплуатационных работ на нефтяных месторождениях

Производственно-технологические стадии

Природные объекты

Земная поыерхность

Водная среда

Атмосферный воздух

Поиски и разведка

Нарушение и загрязнение почвенного и растительного покрова. Отчуждение земли под строительство буровых установок и размещение временных поселков. Активизация экзогенных геологических процессов. Снижение биопродуктивности экосистем

Загрязнение поверхностных и подземных вод промывочной жидкостью, засоление поверхностных водоемов при самоизливании рассолов вскрытых структурно-поисковыми и разведочными скважинами

Аварийные выбросы нефти и газа в процессе бурения и освоения скважин. Газопылевое загрязнение при строительстве дорог и промышленных площадок

Добыча

Изъятие земель из сельскохозяйственнго оборота под нефтепромысловые объекты

Нарушение изолированности водоносных горизонтов из-за перетоков

Загрязнение УВ, сероводородом, оксидами серы и азота при эксплуатации скважин. Выделение отработанных газов транспортными средствами и двигателями буровых установок

Первичная переработка и транспортировка

Отводземель под складирование отходов. Нарушение экологической обстановки при строительстве и эксплуатации магистральных нефтепроводов

Утечка нефтепродуктов и химических реагентов из резервуаров и дозирующих установок. Загрязнение поверхностных и подземных вод ГСМ (горюче-смазочные материалы), бытовыми и техническими отходами.

Распыление и розлив нефти и нефтепродуктов. Потери при ипарении легких фракций нефти во время хранения в резервуарах и производстве сливо-наливных операций

Применяемая в наше время технология строительства скважин вызывает как техногенные нарушения на поверхности земли, так и изменения физико-химических условий на глубине при вскрытии пластов-коллекторов в процессе бурения. Загрязнителями окружающей среды при проходке и оборудовании скважин являются многочисленные химические реагенты, применяемые для приготовления буровых растворов. К настоящему времени не все реагенты, входящие в состав буровых растворов, имеют установленные ПДК и лимитирующие показатели вредности.

Существенно загрязняют окружающую среду нефть и нефтепродукты, которые могут поступать на поверхность не только в качестве компонентов буровых растворов, но и при использовании горюче-смазочных материалов, при испытании скважин или в результате аварии.

При строительстве буровой загрязнение атмосферы в основном ограничивается выбросами в атмосферу отработанных газов от двигателей транспортных средств.

Работа дизельных установок в течение года на одной буровой обеспечивает выброс в атмосферу до 2 тонн УВ и сажи, более 30 т оксида азота, 8 т оксида углерода, 5 т сернистого ангидрида.

В период проходки скважины негативное воздействие на почвенный слой, поверхностные и подземные воды оказывают буровые растворы, расход которых на один объект может достигать 30 м/сут. Кроме того, при бурении скважин возможно применение нефтепродуктов в объеме до 1 тыс. т в год.

В период испытания скважины преобладает углеводородное загрязнение, а на этапе демонтажа буровой происходит загрязнение территории за счет использованных технических материалов и не подлежащего восстановлению оборудования.

В состав промывочных жидкостей входит целый ряд химических ингредиентов, которые обладают токсичными свойствами (аммоний, фенолы, цианогруппы, свинец, барий, полиакриламид и пр.) Особенно тяжелые экологические последствия вызывает сброс промывочных жидкостей специального назначения, например, на соляровой основе. Наличие органических реагентов способствует образованию суспензий и коллоидных систем в сточных водах.

Источники загрязнения при бурении скважин можно разделить на постоянные и временные (рисунок 4).

Рисунок 4. Классификация источников загрязнения при бурении скважин

3.5 Экологические проблемы при бурении скважин

Итак, ниже перечислены основные экологические проблемы, возникающие при бурении скважин:

· способность вызывать глубокие преобразования природных объектов земной коры на больших глубинах — до 10−12 тыс. м. В процессе нефтегазодобычи осуществляются широкомасштабные и весьма существенные воздействия на пласты (нефтяные, газовые, водоносные и др.). Так, интенсивный отбор нефти в больших масштабах из высокопористых песчаных пластов — коллекторов приводит к значительному снижению пластового давления, т. е. давления пластового флюида — нефти, газа, воды. Тем самым нарушается равновесие литосферы, т. е. нарушается геологическая среда;

· В целях поддержания пластового давления, широко применяется закачка поверхностных вод и различных смесей в пласты, что приводит к полному изменению физико-химической обстановки в них. Не стоит забывать и о количестве воды, закачиваемой в пласты;

· В аварийных ситуациях при открытом фонтанировании флюиды могут изливаться на дневную поверхность и непосредственно загрязнять окружающую природную среду — почвы, земли, воды, атмосферу, растительность;

· В процессе бурения скважин даже без нарушения технологии происходит поступление буровых растворов в поглощающие горизонты, а также проникновение фильтрата растворов в околоскважинное пространство;

· Могут поступать из скважины и выделяться из раствора такие высокотоксичные газы, как, к примеру, сероводород; являются экологически опасными факелы, в которых сжигается неиспользуемый попутный нефтяной газ;

· необходимо изымать из сельскохозяйственного, лесохозяйственного или иного пользования соответствующие участки земли. Объекты нефтегазодобычи (скважины, пункты сбора нефти и т. п.) занимают относительно небольшие площадки в сравнении, например, с угольными карьерами, занимающими очень большие территории (как сам карьер, так и отвалы вскрышных пород);

· Использование огромного количества транспортных средств, особенно автотракторной техники для подготовки бурения и проведения урильных работ. Вся эта техника — автомобильная, тракторная, речные и морские суда, авиатехника, двигатели внутреннего сгорания в приводах буровых установок и т. д. так или иначе загрязняют окружающую среду: атмосферу — выхлопными газами, воды и почвы — нефтепродуктами (дизельным топливом и маслами), механически (прессуют грунты).

4. Мероприятия по уменьшению негативного воздействия

4.1 Этап подготовительных работ по сооружению геологоразведочных скважин

На первом этапе подготовительных работ по сооружению геологоразведочных скважин возникает необходимость в рациональном выборе земельных участков для устройства буровых площадок. Предоставление земельных отводов для строительства скважин во временное пользование производится на весь период разведки полезного ископаемого, после чего они должны быть возвращены пользователю земли в состоянии, пригодном для сельскохозяйственного использования. Для обеспечения эффективной защиты окружающей среды и надежной охраны недр необходимо иметь следующие данные: описание комплексного геологического строения, обоснование выбора необходимого оборудования и материалов, предполагаемые объемы буровых растворов и образующихся отходов бурения, выбор и обеспечение прогрессивных систем вскрытия продуктивных пластов, снижение потерь материалов в процессе разведки, расшифровка экономических и экологических показателей буровых работ.

Особое внимание должно быть удалено принятию мер по возможным осложнениям и авариям при бурении скважин, сохранению участков земель от загрязнения, их обезвреживанию и полному восстановлению в первоначальное состояние, пригодное для дальнейшего использования.

Размер отводимых участков при проведении буровых работ зависит от назначения и глубины скважин, применяемого оборудования и привышечных сооружений. Так, например, для сооружения структурно-поисковых скважин с применением буровых установок с дизельным приводом на равнинном рельефе поверхности необходимы участки площадью 2500 м, а в горной местности — 3600 м. При использовании буровой установки БУ-50 Ар площадь земельных участков на равнинном и горном рельефе соответственно составляет НООО и 16 000 м. Для размещения жилых поселков в зависимости от численности работавших отвод необходимых земель может дополнительно достигать 7400 м. Под котлованы для сброса нефти и буровых сточных вод, отработанных растворов объемом 240 м³ на равнинной местности необходимо 3500 м², а 500 м3 — 4500 м². Под металлические емкости для сбора нефтепродуктов объемом 200 м³ необходимы участки площадью 3500 м³.

До завоза на строящуюся буровую площадку материалов и оборудования необходимо провести работы по снятию плодородного поверхностного слоя земли. Для сбора жидких отходов бурения и шлама строятся шламовые амбары, объем которых зависит от глубины и диаметра скважин. Для обеспечения буровой чистой водой в количестве 400 м3сут и более необходимо бурение дополнительной скважины на воду, которая потом в виде сточных буровых вод попадает в амбар.

Сюда же могут поступать и притока нефти, отработанные отходы и шлам. Рассолы имеют минерализацию до 250 г/л, а их сливают в амбар. Таким образом, в амбарах скапливаются жидкие и твердые отходы бурения сложного состава, имеющие агрессивные компоненты, представляющие большую опасность для окружающей среды.

При бурении глубоких скважин на нефть имеют место самые высокие экологические нагрузки на окружавшую среду и повсеместное загрязнение недр в связи с некачественной изоляцией пластов. Значительный вред окружающей среде наносят и все еще некачественные материалы и токсичные химические реагенты. Кроме того, из-за несовершенства и длительных сроков транспортировки и хранения такие материалы как цемент и химические реагенты теряют свои первоначальные свойства, что приводит к перерасходу материалов и затрате средств.

Одним из важнейших резервов повышения качества промывки и крепления скважин, снижения экологических нагрузок на окружающую среду является использование оптимального количества качественных материалов, которые для разведочных и эксплуатационных скважин соответственно составляют 25 и 30% от общих расходов на строительство скважин. Большое значение имеет обоснованный нормированный расход материала на этапах проектирования, планирования и оперативного управления процессом строительства скважин. В связи с этим во ВНИИКР Нефти разработаны алгоритмы и программы по оптимизации расхода материалов на промывку и методика по определению объемов отработанных буровых растворов при проводке скважин.

Учет потерь вяжущего и реагентов для цементирования скважин позволяет добиться их существенной экономии и повысить эффективность и качество работ по разобщению пластов.

4.2 Утилизация отработанных буровых растворов

Отходы бурения (ОБ) — это буровые сточные воды (БСВ), отработанные буровые растворы (ОБР) и буровой шлам (БШ).

Буровые сточные воды — воды, образующиеся при промывке буровой площадки, бурового оборудования и инструмента; содержат остатки бурового раствора, химреагентов, нефти

Буровой шлам — смесь из воды и частиц разрушенных п. забоя и стенок скважины, бурового снаряда, обсадных труб, истирающего материала. Обычно поднимается на поверхность при чистке скважины специальными приборами (желонками, ложками, стаканами и т. п.). Та часть Ш. б., которая выносится из скважины промывочной жидкостью, называется буровой мутью. Частицы, которые улавливаются при колонковом бурении шламовой трубой, обычно называются буровым шламом.

Отработанным буровым раствором называется раствор, полученный после окончания цикла строительства скважины или ее части. ОБР образуются в результате наработки раствора при разбуривании интервалов, сложенных глинистыми породами, смены одного типа раствора на другой, а также при ликвидации аварий и осложнений.

Утилизация отходов бурения:

ОБР, отвечающие определенным требованиям, могут быть повторно использованы для бурения другой скважины.

Отходы бурения собираются в двух амбарах на территории буровой площадки. Амбары выстилаются полиэтиленовой пленкой (рисунок 5). Тяжелая фракция отходов оседает на дне амбара (механическое разделение на жидкую и твердую фазы). Осветленная часть (если химический анализ отвечает требованиям безопасного сброса) сбрасывается на территории буровой, используется для других технологических целей или утилизируется. Осадок после откачки осветленной части обрабатывается загущающим (доломитом) и отверждающим (цементным раствором) составами и захоранивается.

Рисунок 5. Шламовый амбар

4.3 Мероприятия по защите земель от техногенного воздействия

Для предотвращения и устранения последствий негативного воздействия техногенных факторов на почвенно-растительный покров применяются мероприятия, которые подразделяются применительно к поисково-разведочным работам и добыче нефти на промыслах (схема 1).

Схема 1. Перечень мероприятий по защите земель от техногенного воздействия

Важным направлением при охране земель является бурение скважин кустовым методом.

При этом снижаются удельные капитальные вложения на каждую скважину, сокращается норма земельного отвода и уменьшается протяженность коммуникаций. Одновременно ограничивается циркуляция пластовых вод при их сборе в систему ППД, что благоприятно влияет на состояние окружающей среды.

В зависимости от интенсивности и продолжительности загрязнения почв и грунтов нефтепродуктами предусматривают техническую, химическую и биологическую рекультивацию.

Первая из них включает работы по очистке территории, планировке нарушенных участков и механической обработке почвы (рыхление, дискование) для искусственной аэрации ее верхних горизонтов и ускоренного выветривания загрязнителя. Для восстановления продуктивности нефтепромысловых земель рекомендуется провести их глубокую вспашку и оставить для перегара (гелиотермическая мелиорация). Под влиянием гелиотермической обработки усиливаются процессы деградации нефтепродуктов, улучшается водовоздушный режим и повышается биохимическая активность почв.

С целью создания оптимальных условий для жизнедеятельности бактериальных микроорганизмов, способных ассимилировать углеводороды, кислые почвы подвергаются известкованию. Для восстановления качества дерново-подзолистых почв, которые в результате нефтяного загрязнения трансформировались в техногенные солончаки, применяется гипсование совместно с искусственным увлажнением.

Заключение

Итак, бурение скважин на нефть и газ, осуществляемое на этапах региональных работ, поисков, разведки, а также разработки, является самым трудоемким и дорогостоящим процессом. Кроме того, бурение скважин влечет за собой широкий спектр серьезных экологических проблем, как в аспекте механического воздействия на ОС (применяемая в наше время технология строительства скважин вызывает техногенные нарушения на поверхности земли), так и в плане химического загрязнения (загрязняют окружающую среду нефть и нефтепродукты, которые могут поступать на поверхность не только в качестве компонентов буровых растворов, но и при использовании горюче-смазочных материалов, при испытании скважин или в результате аварии; в состав промывочных жидкостей входит целый ряд химических ингредиентов, которые обладают токсичными свойствами).

Таким образом, экологические проблемы при бурении являются очень важными сегодня и должны решаться рационально.

Так, например, одним из важнейших факторов повышения качества промывки и крепления скважин, а также снижения экологической нагрузки на ОС является использование оптимального количества качественных материалов (для разведочных и эксплуатационных скважин они составляют примерно 30% от расходов на строительство).

Опять таки возникает проблема чрезмерных материальных издержек — буровое оборудование, его эксплуатация и хранение требуют больших затрат, однако экономить на качественных приборах крепления скважин, буровых растворах и т. д. нецелесообразно, поскольку недобросовестный подход в организации производства может повлечь за собой аварии и колоссальный ущерб для ОС.

Список литературы

1. Акулышин А. Н. и др. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. — М.: Недра, 1889 г. 480 с.

2. Ишмурзин А. А. Машины и оборудование системы сбора и подготовки нефти, газа и воды. — Уфа: Изд. Уфимск. Нефт. ин-та, 1981. 90 с.

3. Крец В. Г., Кольцов В. А., Лукьянов В. Г., Саруев Л. А. и др. Нефтепромысловое оборудование. Комплект Каталогов. — Томск: Изд. ТПУ, 1997. 822 с.

4. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. Под ред. Ш. К. Гиматудинова. — М: Недра, 1983. 455 с.

5. Техника и технология добычи нефти: Учебник для вузов/ А. Х. Мирзаджанзаде, И. М. Ахметов, А. М. Хасаев, В. И. Гусев. Под ред. проф.А. Х. Мирзаджанзаде. — М.: Недра, 1986. 382 с.

6. http: //www. gosthelp. ru/text/RD1533900796Reglamentsost. html

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой