Актуальной задачей сегодняшнего дня в округе является щадящий режим природопользования, направленный на сохранение лесов, чистоты рек и озер, обеспечение воспроизводства флоры и фауны, охрану редких и исчезающих животных и птиц.
Достигается это путем создания сети заповедных и особо охраняемых природных территорий, разработки и внедрения экологически чистых методов добычи нефти и газа, применения в лесной промышленности безотходных технологий, строительства эффективных очистных сооружений.
Для осуществления этих задач должна быть разработана концепция эколого-экономической сбалансированности развития промышленного и жилищного комплексов автономного округа, претворение в жизнь которой позволяет решать накопившиеся проблемы.
С целью уменьшения загрязнения окружающей среды нефтегазодобывающим комплексом ведутся разработки и внедряются новые природосберегающие технологии. Осваивается безамбарное бурение, позволяющее значительно снизить объемы производственных отходов.
1. Принципы инженерно-экологического зонирования и эколого-экономическая эффективность кустового безамбарного бурения
Обоснование выбора технических объектов и их размещения на территории месторождения должно отвечать критериям эколого-хозяйственной оптимизации. Под ней будем понимать достижение наиболее рационального экологического равновесия при хозяйственной деятельности, т.е. при максимуме экономической выгоды — минимум ущерба для окружающей природной среды. Эколого-хозяйственная оптимизация базируется на проведении соответствующих природоохранных мероприятий, которые направлены, с одной стороны, на сохранение окружающей природной среды, с другой — на соблюдение безопасности производства. Основой эколого-хозяйственной оптимизации являются эколого-экономические компромиссы. Это означает, что необходимы оценка и сбалансированный учет природных, социально-хозяйственных, технических и технологических показателей по строительству и эксплуатации инженерных сооружений, разведке и разработке недр. Такая оценка может быть выполнена на основе функционального инженерно-экологического зонирования. Суть такого зонирования заключается в выделении участков различного функционального назначения и экологического режима использования.
В качестве примера рассмотрим Ковыктинское газоконденсатное месторождение, которое расположено в Жигаловском районе Иркутской области на юге Сибирской платформы в пределах Лена-Ангарского плато. Продуктивные горизонты залегают в породах докембрия на глубине около 3000 м. Месторождение характеризуется сложными горно-геологическими, инженерно-геологическими и экологическими условиями, что затрудняет его освоение. Особо следует отметить наличие зон аномально высокого давления пластовых рассолов (залегающих на глубинах около 1800 м), разбуривание которых приводило ранее к осложнениям и аварийным ситуациям.
Защита человека и окружающей среды от воздействия вредных и опасных факторов
... биологических и социальных факторов среды обитания станет возможно путем разработки научно обоснованных эколого-гигиенических стандартов качества окружающей среды, гигиенических требований и рекомендаций, высокоэффективных технологий профилактической направленности Опасные и вредные факторы и их воздействие на человека В ...
Мною обоснованы и используются следующие критерии эколого-экономической оптимизации при проведении зонирования Ковыктинского месторождения:
- экологическая ценность ландшафтов и их компонентов, определяемая по значимости выполняемых ими средозащитных, средообразующих, биостационных и иных функций;
- ценность природных ресурсов (лесных основного и побочного пользования, водных поверхностных и подземных, промысловых животных и рыб и др.) с точки зрения их значимости для местных землепользователей;
- природоохранные ограничения, предъявляемые законодательством, в котором обосновывается выделение водоохранных, нерестовых, охотопромысловых, орехопромысловых и других зон охраны природы и особо охраняемых природных территорий;
- состояние экосистем, антропогенная нарушенность которых снижает их экологическую и ресурсную ценность;
- пожароопасность территорий, определяемая классом горимости лесов;
- динамические категории ландшафтов, включающие коренные, мнимо коренные, серийные и устойчиво длительно производные группы фаций;
- уровень развития ландшафтов (оптимальный, ограниченный, редуцированный);
- техногенная устойчивость ландшафтов, определяемая по соотношению чувствительности, восстанавливаемости и способности к ассимиляции загрязнителей (буферность);
- инженерно-геологические условия — прочность грунтов, крутизна склонов, наличие многолетней мерзлоты и зон разгрузки подземных вод, их геологическая защищенность, развитие геодинамических процессов, в том числе опасных и катастрофических, например, оползней, просадок грунтов, наводнений и паводков в долинах рек и др.;
- горнотехнические условия бурения скважин, осложняющие их проходку — поглощения буровых растворов карстовыми пустотами и трещинами в зоне аэрации и интенсивного водообмена при размещении скважин на высоких водоразделах плато, что приводит к увеличению объемов бурения, возрастанию риска аварийности в зонах аномально высокого пластового давления минерализованных вод (рассолов);
- схема размещения (кустования) скважин, обеспечивающая полный отбор (дренаж) газа продуктивных горизонтов.
Для рассмотренных критериев предложена система оценочных показателей, выполненная по трехбалльной шкале. В обобщенном виде показатели делятся на пять групп. Показатели первой группы связаны с общими природоохранными ограничениями, второй — с условиями ведения лесного и охотничьего хозяйства, третьей — с инженерно-геологическими условиями строительства и эксплуатации инженерных сооружений, четвертой и пятой определяются горнотехническими условиями бурения скважин и схемой размещения кустов. Интегральная инженерно-экологическая оценка является итогом перерасчета суммарных значений трехбалльной шкалы в пятибалльную. По принятой терминологии балл называется классом экологического бонитета.
В зоне I класса бонитета наиболее высокие ограничения на размещение промышленных объектов. Здесь представлены особо охраняемые и ценные в экологическом и хозяйственном отношениях природные объекты и ресурсы, ландшафты с пониженной техногенной устойчивостью. Для зоны характерны неблагоприятные инженерно-геологические и горнотехнические условия. Сетка кустов добывающих скважин не обеспечивает требуемых параметров извлечения газа. В то же время земли этой зоны наиболее привлекательны для ведения охотничьего и лесного хозяйства.
Способы бурения инженерно-геологических скважин
... скважины. При шнековом бурении кольцевым забоем применяют магазинные шнеки и специальные коронки. Но шнековое бурение имеет свойство искривлять ствол скважины, ... что на инженерных изысканиях колонковое бурение в большинстве случаев производится «всухую», углубка скважин, в этом ... ограничении возможности бурения: продувание забоя наиболее целесообразно и эффективно проводить в скважинах, не содержащих ...
В зоне V класса бонитета, напротив, нет особых природоохранных ограничений, ландшафты мало значимы в экологическом и ресурсном плане, устойчивы к техногенным воздействиям. Здесь преобладают гари, вырубки, техногенные пустоши и нарушенные вторичные леса. Инженерно-геологические условия благоприятные для строительства и эксплуатации инженерных сооружений, не выявляются геологические осложнения для бурения, выдерживается расчетная сетка кустования скважин. Поэтому такие земли не представляют особой ценности как лесные и охотничьи угодья, но как участки недр благоприятны для размещения объектов газового промысла, бурения и эксплуатации скважин. Разработку Ковыктинского газоконденсатного месторождения планируется осуществлять с использованием технологий кустового безамбарного бурения. Это сложный технический и технологический процесс, требующий особенно скрупулезного отношения к вопросам эколого-хозяйственной оптимизации.
Как отмечалось, под эколого-экономической эффективностью понимается получение наибольшего экономического и экологического эффекта при минимуме усилий. Она достигается посредством различных технических, технологических, проектных, нормативно-правовых и других решений, обеспечивающих наиболее выгодный экономический вариант, минимизацию ущерба окружающей среде, снижение производственных расходов и затрат на проведение природоохранных мероприятий. Применительно к бурению и эксплуатации скважин на нефть и газ удешевление себестоимости продукции и уменьшение техногенного воздействия на природные комплексы происходит за счет применения прогрессивных технологий и экологизации производства. В совокупности они направлены на получение большего количества добываемого углеводородного сырья, уменьшение негативного влияния на окружающую природную среду и, как следствие, снижение платежей за изъятие земель, других природных ресурсов и объектов, их нарушение, загрязнение, рекультивацию. При этом требования к экологическому состоянию территории в зоне техногенного воздействия должны регламентироваться природоохранным законодательством.
Кустовое наклонное безамбарное бурение рассматривается как средство организации экономически и экологически эффективного строительства поисково-разведочных и эксплуатационных скважин, добычи сырья. Оно позволяет более полно, рационально и комплексно осуществлять освоение и охрану недр, решать природоохранные задачи.
Кустовое бурение заключается в проходке с одной площадки пучка скважин, одной вертикальной и нескольких, обычно до 4-7, наклонных. Впервые его стали применять при бурении с морских платформ на шельфе. Однако впоследствии такой способ нашел применение и на суше. Сегодня наиболее разработана технология безамбарного бурения в таких крупных компаниях как British Petroleum, Rust Environment & Infrastructure, Baker Hughes Inteq, Ethyl Corporation, Great Lake Chemical Corporation и других. Существует богатый мировой опыт разработки месторождений полезных ископаемых методами глубокого кустового безамбарного бурения с соблюдением норм экологической безопасности. Большинство ведущих компаний мира основывают свою доктрину на концепциях допустимого риска. Многие производители вкладывают большие финансовые средства в охрану окружающей природной среды как гарант снижения общего риска производства, обеспечения экономической выгоды (прибыли) при соблюдении норм охраны окружающей среды.
Строительство, проходка и эксплуатация кустов скважин позволяет сократить производственные расходы за счет обустройства одной площадки, вместо нескольких при традиционном вертикальном бурении. За счет централизации происходит упрощение производственной и социально-хозяйственной инфраструктуры, связанной со строительством и эксплуатацией инженерных сооружений и обслуживанием персонала. Сокращается протяженность линейных сооружений — дорог, трубопроводов, линий электропередачи и связи. Уменьшается количество площадочных объектов, прежде всего буровых площадок, УППГ, компрессорных станции, запорной арматуры, жилых поселков и др. Особое значение снижение площадей временного и постоянного землеотвода имеет в районах с природоохранными ограничениями. Бурение с одной площадки расходящихся в разные стороны наклонных скважин позволяет дренировать большую площадь продуктивного горизонта, в том числе участков недр, расположенных под территориями с неблагоприятными инженерно-геологическими и экологическими условиями, а также избежать проходки скважин в зонах разломов и аномально-высокого давления рассолов, в местах слабо изученных поисково-разведочным буровыми и геофизическими методами.
К ограничениям кустового наклонного бурения в условиях Ковыктинского месторождения относятся: удлинение ствола наклонной скважины, недостаток мощности отечественных буровых станков для бурения скважин длиной более 6000 м, необходимой для достижения глубины забоя 3000 м в радиусе забора газа 2000 м. Используемые зарубежные станки и оборудование имеют значительно больший вес, габариты и цены. Поэтому стоимость работ, с учетом затрат на перевозку и монтаж оборудования, обучение персонала, превышает казахсатнские, что снижает рентабельность производства и срок окупаемости.
Технология безамбарного бурения позволяет проводить очистку поступающей из скважины загрязненной промывочной жидкости на специальных установках без использования котлованов-отстойников. В этом случае цикл повторного водопотребления становится замкнутым, снижается емкостной парк. Для соблюдения природоохранных требований очистки применяется специально разработанный токсикологический контроль. Экологически позитивным фактором является также сокращение землеотвода под амбары, исключаются нарушение окружающей природной среды при их строительстве и эксплуатации, фильтрация загрязнителей в подстилающие горизонты.
Существуют и объективные технологические и технические сложности, которые снижают экономическую значимость безамбарного бурения. Они связаны с перенастройкой очистных сооружений при использовании разных типов буровых растворов, применяемых при проходке пластов в зоне аэрации и интенсивного водообмена, пресных водоносных горизонтов, солевых и подсолевых горизонтов в зоне замедленного водообмена. Предложенный мною подход к обустройству Ковыктинского газоконденсатного месторождения на основе функционального инженерно-экологического зонирования, ориентированного на применение кустового безамбарного бурения, позволяет повышать рентабельность газового промысла, снижать уровень техногенного воздействия на окружающую среду, находить компромиссные решения с другими землепользователями, обеспечивать экологическую безопасность производственного процесса, отвечает принципам комплексного природопользования и рационального освоения недр в сырьевых районах, требованиям природоохранного законодательства. Кроме всего прочего необходим также комплексный и сбалансированный учет эколого-социальных факторов, экономических и внеэкономических показателей, влияющих на эффективность недропользования.
2. Оборудование циркуляционных систем для безамбарного бурения
За период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современным оборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем в области промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итог укрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделий отечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний тем самым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификации обслуживающего персонала.
К сожалению, все современные разработки ранее и сейчас выполняются на инициативной основе и не финансируются ни бюджетом, ни нефтегазодобывающими предприятиями. Существующая тендерная система закупок зачастую производится при недостаточном участии технических специалистов, что приводит к приобретению более дешевого, но не всегда качественного оборудования. Вследствие этого научно-производственные компании, занимающиеся созданием новых изделий, ограничены в сбыте своей более современной продукции и в финансировании собственных научных разработок.
Циркуляционная система буровой установки (ЦС)
Циркуляционная система представляет достаточно сложную систему распределения потоков бурового раствора и химреагентов, водо- и электроснабжения, отопления и т.д. Основные составные ЦС: блок очистки, промежуточные и приемные емкости, блоки приготовления буровых растворов и химреагентов.
| Комплектность ЦС-БА | ||
| 1 | Блок очистки 40 м3. | 1 шт. |
| 2 | Блок промежуточный 40 м3. | 1 шт. |
| 3 | Блок приемный 40 м3. | 1 шт. |
| 3а | Блок пригот. хим. реагентов 5 м3. | 1 шт. |
| 4 | Блок хранения химреагентов 40 м3. | 1 шт. |
| 5 | Блок распредустройств | 1 шт. |
| 6 | Блок флокуляции и коагуляции | 1 шт. |
| Состав монтируемого оборудования ЦСМ-БА | |||||
| 7 | Вибросито СВ 1ЛМ | 1 шт. | 16 | Диспергатор гидравлический ДГ-2 | 1 к-т |
| 8 | Дегазатор ‘Каскад 40.02’ | 1 шт. | 17 | Диспергатор ДШ-100 | 1 шт. |
| 9 | Пескоотделитель гидроциклонный ГЦК-360 | 1 шт. | 18 | Смеситель СМ-100 (с воронкой) | 1 шт. |
| 10 | Илоотделитель ИГ45-М | 1 шт. | 19 | Насос 6Ш8-2 | 2 шт. |
| 11 | Блок центрифуги БЦ | 1 к-т | 20 | Контейнер для шлама 5 м3 (не показан) | 1 шт. |
| 12 | Буровой насос НБТ-475 | 1 шт. | 21 | Нассо 1ВПН* | 1 шт. |
| 13 | Конвейер винтовой КВ-500 | 2 шт. | 22 | Перемешиватель ПЛ | 6 шт. |
| 14 | Дизельный агрегат В2-500ТК | 1 шт. | 23 | Перемешиватель гидравл. 4УПГ (не показан) | 4 шт. |
| 15 | Насос ВШН-150 | 2 шт. | 24 | Полуприцеп-тяжеловоз | 4 шт. |
| 16 | Трубопроводная обвязка с запорно-распределительной и регулировочной арматурой | 1 к-т. |
Основы экологии бурения, несомненно, лежат в очистке буровых растворов. Грамотное оснащение блоков очистки необходимым оборудованием в 2-3 раза снижает объем наработки бурового раствора, а получаемый шлам в этом случае нетекуч, легко поддается транспортировке и обезвреживанию по известным технологиям.
Блок очистки снабжен дегазатором «Каскад 40», виброситом СВ1ЛМ, ситогидроциклонным сепаратором (СГС – вибросито с установленным над ним пескоотделителем), илоотделителем, центрифугой ОГШ-50.
Вибросито является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более 10-20% грубодисперсной выбуренной породы. Очистная и пропускная способность вибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовой кассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных вибросит практически идентичны, т.е. их технологические характеристики близки. Так, вибросито СВ1ЛМ по своим техническим и технологическим показателям соответствует виброситу фирмы «Свако» (виброускорение – 5,5 g, площадь ситовой поверхности – 2,6 м2).
Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы 400 ч. и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации. Известны экземпляры, простоявшие 700-1000 часов.
Определяющими для выбора вибросита являются, как правило, ценовые характеристики, надежность и конструктивные параметры. Последний фактор весьма важен при оснащении действующих установок. Так, например, вибросито СВ1ЛМ может заменять ранее выпускавшееся вибросито ВС-1, и перепланировка оборудования при замене не требуется.
Вторая и третья ступени очистки – пескоотделители ПГ 60/300 и илоотделители ИГ 45М или ИГ 45/75. Как показали наши исследования, эти гидроциклонные установки справляются со своей задачей по качеству очистки. Минимальный размер удаляемых на 90% частиц (граничное зерно разделения): пескоотделителей – 70-80 мкм, илоотделителей – 40-50 мкм. В целом гидроциклоны могут выделить до 30-40% выбуренной породы.
Блоки очистки комплектуем установкой очистки на базе центрифуги ОГШ-50, разработанной еще в 80-е годы и инициативно доведенной до промышленного производства в начале 90-х г. С 1990 г. на предприятия отрасли нами поставлено более 150 таких установок, из них около 40 – в ОАО «Сургутнефтегаз».
Определяющие факторы при выборе центрифуг – стоимость, степень очистки, надежность, простота эксплуатации и ремонта.
Степень очистки зависит от диаметра, длины и частоты вращения ротора. Обычно при бурении используются центрифуги с частотой вращения не более 2000-2200 об./мин, т.к. работа на более высоких скоростях резко увеличивает износ и снижает срок службы. Производительность центрифуг по раствору является побочным фактором, завышаемым многими фирмами в рекламных целях. Её увеличение резко уменьшает качество очистки, т. к. склонный к диспергированию мелкий шлам остается в буровом растворе. Регулирование производительности центрифуги осуществляется простым изменением подачи питающего насоса.
Надежность центрифуг высока. Срок службы составляет 4-6 лет и более.
Двадцатилетний опыт работы с отечественными и импортными центрифугами показал, что наиболее простыми в эксплуатации, монтаже и обслуживании являются ОГШ-50 с диаметром ротора 500 мм. Увеличенный диаметр ротора уменьшает его забиваемость шламом и исключает обязательное требование для центрифуг с меньшим диаметром ротора – предварительную тонкую очистку бурового раствора. Эти центрифуги могут удалять до 3 т. шлама в час, в том числе и грубодисперсного.
Обязательный элемент ЦС – дегазатор «Каскад 40», заменивший известный ДВС-III. «Каскад 40» – это дегазатор непрерывного действия с периодической разгрузкой и площадью дегазационных пластин 5 м2. К примеру, площадь поверхности дегазации ДВС-III – 1 м2, дегазатора фирмы «Свако» – около 2,5 м2. Одно из достоинств «Каскада 40» – полная автономность в системе циркуляции бурового раствора. Его запуск в работу в отличие от импортных дегазаторов со струйными насосами не зависит от газосодержания бурового раствора. Напротив, запуск струйного насоса проблематичен, если содержание газа в растворе более 6-7%, т. е. всегда требуется незагазированный буровой раствор. Кроме того, КПД вакуум-насоса дегазатора «Каскад 40» – около 90%, а КПД струйного насоса редко превышает 20%. Как следствие, вакуум в дегазаторах со струйными насосами всегда меньше, а значит, и ниже качество дегазации.
В ЦС входит также блок приготовления буровых растворов и химреагентов БПР-2, включающий насосы 6Ш8-2 и ПР63, перемешиватели типа ПЛМ, гидросмесители СГМ-100 и СГ-101, диспергаторы ДШМ-100 и ДГ-2, а также емкости для приготовления буровых растворов и химреагентов с выдачей по-следних на обработку раствора в БПР-2 или в систему циркуляции. Блок БПР-2 обеспечивает механизированное приготовление растворов, т.к. реагент подается на гидросмеситель из мешков или контейнеров через воронку или специальным пневмозагрузчиком.
Отдельное направление в производстве оборудования для промывки скважин – мобильные циркуляционные системы (МЦС), служащие для бурения скважин малого диаметра, вторых стволов и комплектации передвижных буровых установок.
Особенности проектирования и изготовления мобильных циркуляционных систем определяются следующими факторами:
- уменьшенный по сравнению с обычным бурением требуемый объем промывочной жидкости на дневной поверхности и невысокий её расход (8-20 л/с);
- заниженная высота устья (не более 2,5-3 м);
- минимальные габариты транспортных блоков;
- высокая монтажеспособность;
- низкая энергоемкость;
- средства очистки должны выделять шлам пониженной влажности (нетекучий) в целях уменьшения объема вывозимых отходов бурения.
Исходя из этого, применение обычных средств очистки, приготовления и хранения бурового раствора не всегда целесообразно, а иногда просто невозможно. Поэтому, помимо оборудования обычных ЦС, в комплектацию мобильных ЦС входит специальное малолитражное малогабаритное оборудование.
Так, специально для мобильных ЦС нами налажено производство линейного вибросита СВ1ЛМ-02, имеющего длину 2400 мм и высоту уровня перелива бурового раствора 600 мм. Для бурения с расходом промывочной жидкости до 12 л/с разработано и выпускается однокассетное вибросито СВМ с площадью ситовой поверхности 1,2 м2 и высотой уровня перелива 440 мм.
Оно же применяется для осушки шлама пескоотделителей. В малогабаритных пескоотделителях используются, как правило, гидроциклоны диаметром 150 мм, из которых набирается батарея циклонов на любой требуемый расход жидкости. Есть модификация с отключаемыми гидроциклонами, что удобно при бурении с разными расходами жидкости по мере углубления скважины. В мобильных ЦС целесообразно применение центрифуг небольшой мощности (до 12 кВт) типа ОГШ-32 и ОГШ-35. При подаче буровых насосов до 15 л/с, центрифуги позволяют без разбавления бурить на плотности 1,1 г/см3, а в комплекте с виброситом и ситогидроциклонным сепаратором являются достаточным набором средств для эффективной очистки буровых растворов в мобильных блоках очистки с выходом нетекучего шлама.
Для приготовления буровых растворов в мобильных ЦС используются стандартные гидросмесители в комплекте с насосом 6Ш8-2 или малолитражные гидросмесители, работающие от специальных бессальниковых погружных насосов типа ПН мощностью до 12 кВт и производительностью до 60 м3/час. Эти же насосы применяются для обвязки пескоотделителя, а в комплекте с автоматическим регулятором уровня и для и перекачки раствора из специальной устьевой емкости на вибросито в случае недостаточной высоты устья буровой установки. Насосы типа ПН требуют только периодической смазки подшипникового узла. Срок службы первых насосов, эксплуатируемых в настоящее время, превышает 8 лет. Для приготовления буровых растворов в малогабаритные ЦС встраивается система приготовления, аналогичная блоку БПР-2, или непосредственно исполь-зуется БПР-2.
Как правило, ввиду недостаточной высоты устья и необходимости иметь на дневной поверхности требуемый объем бурового раствора, эксплуатация МЦС производится в стационарном варианте, а не с транспортного средства. Наметилась тенденция крупноблочного исполнения МЦС с возможностью перевозки без демонтажа оборудования и быстроразъемным соединением блоков, что исключает дополнительные транспортные расходы, потери времени на монтаж, выход из строя оборудования при сборках, разборках и перевозке. За счет этих факторов дополнительные расходы буровых компаний на приобретение более современного оборудования быстро окупаются.
Нужно отметить, что вариантов компоновки мобильных ЦС достаточно много и их проектирование и поставка производится по разовым техническим требованиям с привязкой к разным типам буровых установок и условиям бурения.
Как бы эффективно не работала система очистки, на буровой всегда образуются значительные объемы шлама, избыточного бурового раствора и буровых сточных вод.
Избыточный буровой раствор насыщен коллоидной глиной, не сепарируемой из раствора обычными средствами очистки. Для отделения глины некондиционный раствор требуется обработать коагулянтами и флокулянтами с последующим разделением в центрифуге на техническую воду и сгущенный шлам.
Процесс обработки раствора осуществляется в блоке коагуляции и флокуляции БКФ, называемом также блоком химического усиления центрифуги. Он представляет систему емкостей для затворения реагентов, дозировочных насосов, расходомеров и трубопроводной обвязки.
Избыточный буровой раствор специальным дозировочным насосом подается в смесительный трубопровод и в него дозировочными насосами вводятся кислота, коагулянт и флокулянт с последующим поступлением смеси в центрифугу, в которой вода отделяется от твердой фазы, и они раздельно выводятся из центрифуги. Осветленная жидкость поступает снова в БКФ для контроля и откачивается специальным насосом в емкости хранения. Твердая фаза направляется в шламоприемники или амбар.
Производительность блока по раствору – до 3-4 м3/ч – позволяет перерабатывать 40-50 м 3 раствора в сутки.
Важной задачей, которая должна быть решена при бурении скважин в природоохранных зонах, является захоронение или утилизация шлама. Широко распространен метод обезвреживания шлама путем смешения его с порошкообразными поглотителями такими, как цемент, доломит и другие материалы. После смешения шлам приобретает свойства безвредного минерального грунта.
Он состоит из скребковых транспортеров, двухвального смесителя и бункера порошкообразного материала с дозатором. Подлежащий обезвреживанию шлам экскаватором подается на первый транспортер, который направляет его в смеситель. Одновременно из бункера в смеситель дозировано поступает порошок. Полученная смесь выгружается на второй транспортер и далее в кузов самосвала или на специальную площадку. Через сутки смесь представляет собой сухую, не размокающую в воде комковую массу, похожую на грунт.
Производительность установки по шламу составляет 4-5 м 3 /ч. Она может устанавливаться как на скважине, так и на стационарном полигоне.
Такая установка работала в Астрахани на специальном полигоне, куда шлам транспортировался с буровой платформы «Астра», ведущей бурение на Каспийском шельфе, а также с других буровых установок, работающих в пойме Волги. К настоящему времени выпущено еще три модификации установок для обезвреживания шлама.
При необходимости комплекс оборудования циркуляционной системы оснащается блоком очистки буровых сточных вод, что в целом решает задачу экологически безопасного, в т.ч. и безамбарного бурения.
Сложно судить о надежности оборудования ЦС в связи с недостаточным качеством его эксплуатации. Так, при плохом натяжении ситовая кассета на вибросите выходит из строя за 50-100 ч. При правильном натяжении в соответствии с инструкцией срок её эксплуатации увеличивается до 400-500 ч. и более.
Вибраторы выходят из строя из-за негерметичности ввода силового кабеля уменьшенного сечения в клеммную коробку электродвигателя. Хотя кабель нужного сечения поставляется в комплекте с виброситом, на монтаж он зачастую не попадает. Центрифуга ОГШ-50 весьма надежна в эксплуатации, если после остановки ее промывать, при запуске пользоваться автоматикой, имеющейся в силовом шкафе, и не подавать в нее раствор до полного разгона ротора.
Отрадно, что наметилась тенденция специального обучения инженеров по очистке, чему мы в известной степени обязаны сервисным зарубежным компаниям по буровым растворам, предъявляющим повышенные требования к средствам очистки и качеству обслуживания.
3. Утилизация отходов безамбарного бурения нефтяных скважин
1. Обезвреживание отходов бурения в процессе производства грунтошламовой смеси.
2. Использование грунтошламовой смеси при рекультивации нарушенных земель.
Состав и характеристики грунтошламовых смесей, требования к ним и исходным компонентам, методы испытаний, экологические показатели приведены в технических условиях ТУ 5711-007-55446355-2004 «Строительный материал для рекультивации нарушенных земель» и ТУ 5711-011-55446355-2004 «Смеси грунтошламовые для рекультивации нарушенных земель».
Комплекс работ по обезвреживанию буровых шламов может быть проведен на специализированных полигонах или площадках, обустроенных вблизи мест бурения скважин, рекультивации земель.
При переработке бурового шлама в строительный материал – смесь грунтошламовую, производится перемешивание в определенных пропорциях отходов бурения, торфа и песка. При необходимости по результатам анализов в смесь вводятся биодеструкторы углеводородов, сорбенты, адаптогены, минеральные удобрения.
Грунтошламовая смесь является, по сути, грунтом, водно-физические и агрохимические свойства которого можно регулировать, изменяя соотношение компонентов композиции и вводя необходимые добавки. Смеси с минимальным содержанием торфа могут быть использованы в качестве грунта для засыпки выемок. При увеличении доли торфа в композиции и введении в нее расчетного количества элементов питания, мелиорантов грунтошламовая смесь применяется для создания плодородного рекультивационного слоя.
Рекультивация земель с использованием грунтошламовых смесей не вносит принципиальных изменений в принятые технологии, но имеет ряд специфических особенностей. На склоновых песчаных грунтах (откосы дорог, карьеров), при закреплении песков грунтошламовая смесь готовится из шлама и торфа с максимально высокой допустимой долей отходов бурения скважин, наносится слоем 10- 15 см и перемешивается с грунтом фрезерованием на глубину 25- 30 см. Для раскисления и оструктуривания торфяных почв готовится смесь из отходов бурения и песка.
Биологический этап рекультивации нарушенных земель включает создание рекультивационного слоя с использованием грунтошламовых смесей, повышение его плодородия в соответствии с потребностями растений, посев многолетних трав или посадку саженцев древесно-кустарниковой растительности, уход за посевами и посадками. Компоненты грунтошламовой смеси (торф и отходы безамбарного бурения скважин) обладают достаточно высоким потенциальным плодородием, что позволяет снизить расход минеральных удобрений и мелиорантов, но не исключает их применения. Нормы внесения агрохимикатов рассчитываются по результатам химического анализа смесей.
Соответствие характеристик грунтошламовой смеси технологическим, экологическим и санитарным нормам подтверждается в ходе сертификации продукции.
Технология и комплект оборудования для безамбарного бурения, в т.ч. при восстановлении скважин методом зарезки боковых стволов
Циркуляционная система очистки бурового раствора
Предназначена для снижения потребности в воде при проведении буровых работ за счёт регенерации отработанного бурового раствора (БР), а также сокращения объёма подлежащих утилизации буровых отходов, повышения экологической чистоты проведения буровых работ за счёт исключения выброса отработанного БР в окружающую среду. Очистка БР осуществляется механическим путем на виброситах и центрифугах, а также с помощью химического связывания мелкодисперсных коллоидных частиц глины в более крупные в блоке химического усиления с последующим их отделением на центрифугах с целью получения практически чистой воды для использования в буровом растворе.
В комплект входят:
* установка для грубой очистки БР (2 вибросита);
- установка для тонкой очистки БР (2 центрифуги);
- установка для перекачки БР (два винтовых насоса);
- установка для химического усиления очистки БР (блок химического усиления центрифуг).
*Установка для грубой очистки бурового раствора — вибросито
Предназначено для грубой очистки бурового раствора механическим путем. Технические характеристики установки представлены в табл. 1.
Таблица 1. Технические характеристики установки для грубой очистки бурового раствора – вибросито
| Характеристики | Показатели |
| производительность, м3/час | 20 |
| площадь рабочей поверхности одной сеточной панели, м2 | 0,97 |
| частота колебаний, Гц | 15-35 |
| направление линии колебаний относительно поверхности сеток, угл. | 50 |
| минимальный размер удаляемых частиц, мм | 0,2 |
| тип привода | электродвигатель АИМ100 4 кл. 45ТУ 16.525.666-86 |
| частота вращения, об/мин. | 1500 |
| электрическое исполнение оборудования | взрывобезопасное |
| климатическое исполнение | УХЛ кат. 3 по ГОСТ 15150-69 |
| рабочая температура, С, не менее | 10 |
| габариты, мм | 3300х2400х2200 |
| вес, кг, не более | 2500 |
Установка для тонкой очистки бурового раствора –центрифуга предназначена для тонкой механической очистки бурового раствора, техническая характеристика центрифуги представлена в табл.2.
Таблица 2. Технические характеристики установка для тонкой очистки бурового раствора – центрифуга
| Характеристики | Показатели |
| производительность, м3/час. | 25 |
| тип привода | электрический |
| регулирование скорости барабана в диапозоне 0-300 об/мин. | бесступенчатое, гидравлическое |
| тип соединения привода с барабаном | гидромуфта |
| частота вращения входного вала номинальная, об/мин. | 3000 |
| скольжение при выведенном черпаке | 1,8 |
| рабочая жидкость | масло турбинное ТП «С» ГОСТ 15150-69 |
| объем рабочей жидкости, л. | 40 |
| регулирование разности скоростей вращения барабана и шнека, об/мин. | 0 — 90 |
| напряжение питания, В | 380 |
| частота, Гц | 50 |
| установленная мощность, кВт | 57 |
| электрическое исполнение оборудования | Взрывобезопасное |
| климатическое исполнение | УХЛ кат. 3 по ГОСТ 15150-69 |
| рабочая температура, С, не менее | 10 |
| габариты, мм | 3200х2145х2100 |
| размер барабана с коробкой скоростей, мм, не более | 2600 |
| вес центрифуги, кг, не более | 3600 |
| вес барабана, кг, не более | 610 |
Винтовой насос для подачи бурового раствора предназначен для перекачивания бурового раствора в циркуляционной системе очистки, технические характеристики насоса представлены в табл. 3.
Таблица 3. Технические характеристики винтового насоса для подачи бурового раствора
| Характеристики | показатели |
| тип насоса | одновинтовый |
| производительность м3/час. | авг.15 |
| даление Мпа (кг/см2) | 0,1 |
| внешняя утечка через уплотнение, м3/час (л/час), не более | 5″10-5 (0,5) |
| условное проходное сечение трубопровода Д., мм. | 125 |
| мощность электродвигателя, кВт | 7,5 |
| напряжение питания, В | 380 |
| частота, Гц | 50 |
| габариты, мм | 3065х810х943 |
| вес, кг, не более | 900 |
| показатели применяемости к буровому раствору из скважин: | |
| плотность, кг/м3 | |
| вязкость (по вискозиметру ВМ6), сек | 17 — 60 |
| максимальный размер твёрдых частиц, мм | 0,83 |
| максимальная концентрация взвешенных частиц по массе,% | 10 |
| кислотность, рН | 5 — 5,5 |
Таблица 4. Технические характеристики блока химического усиления центрифуг
| Характеристики | Показатели блока I | показатели блока II | показатели блока III |
| Расходы: | |||
| буровой раствор, л/мин | 110 — 150 | 110 — 150 | 150 — 200 |
| вода для разбавления раствора, л/мин | 20 — 40 | 20-40 | 20 — 40 |
| коагулянт, л/мин | 0,38 — 4,5 | 0,3 -0,5 | 0,4 — 5,0 |
| флокулянт, л/мин | 0,38 — 7,6 | 0,3 -10,0 | 0,4 — 10,0 |
| кислота, л/мин | 0 — 0,7 | 0 — 0,7 | 0 — 0,7 |
| общая установленная мощность, кВт | 22 | 20 | 22 |
| напряжение питания | переменное 380 В, частотой 50 Гц | переменное 380 В, частотой 50 Гц | переменное 380 В, частотой 50 Гц |
| режим работы | непрерывный | непрерывный | непрерывный |
| класс взрывобезопасности: | |||
| рабочее помещение | В1-а | В1-а | |
| помещение лаборатории | В1-б | В1-в | В1-г |
| комплект лабораторного оборудования для оп-ределения параметров бурового раствора | поставляет заказчик | поставляет заказчик | поставляет заказчик |
| расчетная температура в помещении при темпе-ратуре окружающей среды -45°С, °С | 18 | 18 | 18 |
| габариты, мм | 10290x2440x2590 | 8620×2380 x2380 | 5000×2380 x2380 |
| вес, кг, не более | 9500 | 9000 | 8000 |
Блок химического усиления центрифуг применяется в технологии безамбарного бурения, устанавливается на мобильных установках в комплексе средств очистки бурового раствора от выбуренной породы перед центрифугами.
Предназначен для получения чистой (прозрачной) воды и устанавливается в комплексе средств очистки бурового раствора от выбуренной породы и газа перед блоком регулирования твердой фазы (центрифугами), по проекту строительства скважины. Позволяет сократить объем отходов, требующих захоронения на 70 — 90%, сократить потребность в воде на 50 — 70%.
Производятся 3 модификации блока химического усиления центрифуг — I, II, III. Технические характеристики различных модификаций блока химического усиления центрифуг представлены в табл. 4.
Заключение
В ходе работы над данным разделом моей дипломной работы, я выявила:
- безамбарный метод бурения нефтяных и газовых скважин был введен относительно недавно, и является более экологичным по сравнению с остальными методами.
— безамбарный метод необходим при сложных местонахождениях скважин, которые нуждаются в сохранении и являются экологически важным ландшафтом. По законодательству РК на таких местностях применим только безамбарный метод бурения нефтяных и газовых скважин.
— за период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современным оборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем в области промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итог укрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделий отечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний тем самым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификации обслуживающего персонала.
- особая роль при безамбарном методе уделяются утилизации отходов.
- происходит обезвреживание отходов бурения в процессе производства грунтошламовой смеси.
— используется грунтошламовая смесь при рекультивации нарушенных земель.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/bezrayzernoe-burenie/
1.Абалаков А.Д., Кузьмин С.Б., Половиткин В.П., Вахромеев А.Г.
2.Мищенко В.И. – генеральный директор ООО «Компания «Техномехсервис», кандидат технических наук.
3.Добик А.А. – технический директор ООО «Компания «Техномехсервис», кандидат технических наук.
4.Специализированный журнал «Бурение и Нефть», ноябрь, 2004 г., с. 38–41
