Нефть и природный газ являются одними из основных полезных ископаемых. Добыча нефти стала расти особенно быстрыми темпами после того, как буровые скважины стали добывать ее из недр земли. Растущее потребление нефти и газа в промышленности и возможность их быстрого и экономичного извлечения из недр делают эти полезные ископаемые объектом приоритетных исследований.
С экологической точки зрения, нефтедобыча, нефтепереработка и газовая промышленность являются основными 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.
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:
- правовое регулирование отношений по использованию, сохранению и возобновлению природных ресурсов;
- организация воспитания и обучения кадров, финансирование и материально-техническое обеспечение природоохранных действий;
- государственный и общественный контроль за выполнением требований охраны природы;
- юридическая ответственность правонарушителей.
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 РФ 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.
Рациональное использование полезных ископаемых
... Цель курсовой работы – проанализировать запасы полезных ископаемых и их рациональное использование, как охраняются недра в нашей стране. Задачи данной работы: выявить, как распространяются полезные ископаемые; определить основные направления по охране недр. произвести обзор добычи ...
Ниже перечислены некоторые документы в сфере регулирования работ н/г промысла:
ПБ 08-623-03
№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
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.
Разведочный этап осуществляется в одну стадию. Основная цель этого этапа — подготовка месторождений к разработке. В процессе геологоразведочных работ следует разграничивать коллекторы и коллекторские свойства производственных горизонтов. По окончании геологоразведочных работ подсчитываются коммерческие запасы и даются рекомендации по разработке пласта.
Разведка месторождений углеводородов — это комплекс работ, позволяющий оценить промышленную ценность месторождения, выявленного на этапе разведки, 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
При проектировании системы размещения разведочных скважин определяется их количество, расположение, порядок бурения и плотность сетки скважин. Hаиболее часто используется равномерная по площади месторождения сетка скважин.сновные показатели эффективности разведочного этапа:
- стоимость 1 т нефти и прирост запасов на 1 м пробуренных разведочных скважин;
- отношение количества продуктивных к общему числу 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 —
Цели и задачи:
- установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного
- 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.
Курсовая работа введение экологические последствия добычи нефти газа
... добыче нефти. 1 Характеристика технологического процесса добычи нефти Бурение- это процесс сооружения скважины путем разрушения горной породы. Скважиной ... введение жестких экологических рамок для любого сценария экономического развития нефтедобывающего комплекса РФ. Целью данной работы является оценка экологических ... нефти; 6 — газокомпрессорная станция; 7 — центральный пункт сбора нефти, газа ...
Основные проблемы, возникающие в современных условиях при бурении скважин, поиске и разведке нефти и газа, заключаются в следующем.
— 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 необходимо использование более сложных, но надежных конструкций скважин для обеспечения эффективности и безопасности операций. В то же время бурение глубже 4,8 км связано со значительно более высокими затратами, чем бурение глубже 4,8 км.
— В последние годы возникли более сложные условия для проведения бурових работ и поисков нефти и газа. Геологоразведочные работы на текущем этапе все больше перемещаются 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. Эти факторы создают серьезные проблемы при бурении, поиске и разведке нефти и газа.
— 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. Доступ к морским акваториям продиктован необходимостью увеличения запасов углеводородов, тем более что там есть перспективы. Однако это значительно сложнее и дороже, чем бурение, разведка и разведка, а также разработка залежей нефти и газа на суше.
- Проблемы возникают при бурении горизонтальных скважин и поведения в них геофизических исследований (ГИС).
Как правило, несовершенное буровое оборудование приводит к сбоям при строительстве горизонтальных скважин.
Ошибки бурения часто вызваны отсутствием точной информации о текущих координатах скважины по отношению к геологическим ориентирам. Эта информация особенно необходима при приближении к платежной зоне.
— Актуальной проблемой является поиск ловушек и открытие скоплений нефти и газа неантиклинального типа. Многие примеры инородных тел указывают на то, что литологические и стратиграфические, а также литолого-стратиграфические ловушки могут содержать огромное количество нефти и газа.
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, ... ствола скважины глинистым раствором, обеспечивающим вынос шлама и создающим надлежащий вес столба жидкости в скважине для ... суспензии; 8) плотность; 9) рН; 10) содержание газов; 11) температуру. Вместо промывки применяется также продувка ...
В нашей стране более задействованы структурные ловушки, в которых обнаружены большие 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 в том, что у нас пока нет надежных методов поиска неантиклинальных ловушек.
- 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 перечисленных выше основных проблем, с которыми сталкиваются нефтяники в области бурения, разведки и разведки залежей нефти и газа, в каждом конкретном регионе и районе есть свои проблемы. Решение этих проблем определяет дальнейшее увеличение доказанных запасов нефти и газа, а также экономическое развитие регионов и районов и, как следствие, благосостояние людей.
Буровой раствор — сложная многокомпонентная дисперсная система суспензионных, эмульсионных и аэрированных жидкостей, применяемых для промывки скважин в процессе бурения. Для приготовления буровых растворов используются мелкодисперсные пластичные глины с минимальным содержанием песка, способные образовывать с водой вязкую суспензию, которая долго не оседает.
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. Минимизация расхода материалов на приготовление твердой фазы буровых растворов упрощает задачу их утилизации.
Проектирование рецептур буровых растворов по интервалам бурения ...
... курсового проекта является проектирование рецептур буровых растворов по интервалам бурения для Приобского месторождения. А также определения потребного количества хим. реагентов по интервалам бурения. Кроме того, необходимо усвоить управление свойствами буровых растворов ... 1.3 Осложнения Поглощение бурового раствора Таблица 4 Индекс ... скважины от выбуренной породы, несоблюдение параметров раствора ...
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 ПОР и улучшить технико-экономические показатели буровых работ.
Обращает на себя внимание методика использования экологически чистых буровых растворов на основе торфа и сапропеля, разработанная в Томском политехническом университете.
Для приготовления бурового раствора из торфа используются соды, КССБ, КМЦ и другие недефицитные и экологически чистые вещества. Буровой раствор отличался стабильностью свойств, легко очищался от порезов.
Стоимость бурения скважины 1 м с использованием торфяного раствора для промывки примерно в 2 раза меньше, чем у глиняного раствора. Если учесть, что на обезвреживание и утилизацию токсичных отходов бурения требуются дополнительные затраты, то экономическая эффективность использования торфяных растворов будет намного выше. Торфяные буровые растворы подходят для бурения скважин в глинистых и карбонатных породах, соляных месторождениях, а также для вскрытия 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 торфа получены эффективные и недорогие реагенты и модификаторы для глинистых растворов.
Отличительной особенностью торфяных буровых растворов является их хорошая совместимость с глинистыми, карбонатными и солевыми 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. При необходимости их можно дополнительно взвесить гипсом и баритом.
Торф — недорогое и широко распространенное органогенное сырье, которое может использоваться как в натуральном виде, так и в виде кусковой продукции многих торфяных предприятий. 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.
Составы буровых растворов на основе торфа были разработаны для бурения скважин в многолетнемерзлых породах, глинистых отложениях и вскрытии продуктивных пластов. Высокими технологическими и реологическими свойствами обладают полимерные торфяные растворы с незначительным расходом высокомолекулярных соединений и ПАВ, пригодные для бурения скважин при высоких температурах и давлениях, а также полиминеральной агрессии. Торфяные буровые растворы экологически безвредны, легко очищаются от шлама, после использования могут использоваться для рекультивации нарушенных почв как в виде растворов, так и в виде неиспользованных остатков торфа в скважинах.
На основе торфа и сапропеля получены легкие цементы для обсадных труб скважин, обладающие высокой устойчивостью к коррозии 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. Использование торфа и сапропеля в бурении значительно снизит затраты на приобретение глиняных порошков и химических реагентов. Но основной экономический эффект может быть достигнут за счет снижения экологической нагрузки на окружающую среду и удешевления природоохранных мероприятий.
Использование дешевого и широко распространенного органогенного сырья, обладающего высокой адсорбционной и ионообменной способностью, возможно и для очистки буровых сточных вод. известно, что широкое использование торфа и сапропеля повышает плодородие малопродуктивных почв. Все это свидетельствует о необходимости масштабного внедрения торфа и сапропеля для обезвреживания отходов бурения и рекультивации нарушенных почв.
Значительная часть реагентов, используемых для корректировки свойств растворов, так или иначе вредны 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».
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 сегодня такие страны, как Норвегия, Великобритания, Нидерланды, полностью удовлетворяют свои потребности в нефти за счет морских месторождений, а Великобритания также газом.
Потенциальные ресурсы нефти и газа в водах Мирового океана почти в три раза превышают их запасы на суше.
В настоящее время Россия находится на пороге промышленной разработки запасов нефти и газа на континентальном шельфе. Он занимает 22% поверхности шельфа Мирового океана, из которых 80% считаются перспективными для добычи углеводородов. Около 85% запасов топливно-энергетических ресурсов приходится на шельф арктических морей, 12% — на шельф дальневосточных морей, остальные — на шельфы Каспийского, Черного, Азовского и Балтийского морей.
Бурение скважин производится с использованием 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).
Верх колодца называется устьем, низ — нижним колодцем, боковая поверхность — стенкой, а пространство, ограниченное стеной, — колодцем. 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: закрепить неустойчивые верхние интервалы секции, утеплить горизонты грунтовыми водами, установить взрывное оборудование в устье.
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).
Диапазон добычи — для выделения горизонтов и добычи нефти и газа из пласта на поверхности. Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной и заколонной оснастки (пакеры, башмак, обратный клапан, центратор, упорное кольцо и т.п.).
Буровая баржа
Рисунок 3. Буровая баржа
Самоподъемная плавучая буровая установка представляет собой плавучий понтон с нефтяной вышкой в центре и опорными колоннами по углам. На буровой колонны опускаются на дно и углубляются в землю, 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.
Погружная установка представляет собой платформу с двумя корпусами, расположенными один над другим. 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 глубина буровых работ небольшая и не превышает 25 метров.
Полупогружные платформы
Во время буровых работ нижняя часть корпуса заполняется водой, в результате чего достигается необходимая устойчивость.
Буровое судно
Буровые суда являются самоходными и поэтому не требуют буксировки на верфь. Они проектируются специально для осуществления бурения скважин на большой глубине (не ограниченной).
Буровая шахта проходит через весь корпус судна, расширяясь к низу. Добываемая и затем очищенная нефть хранится в танках корпуса, а затем загружается в грузовые челноки.
Буровые платформы гравитационного типа наиболее устойчивы, так как имеют мощное бетонное основание, опирающееся о морское дно. Эта база содержит ряды скважин, резервуары для хранения добытого сырья и трубопроводы, а нефтяная вышка находится на вершине базы. Задник на площадке гравитационной платформы должен быть тщательно подготовлен. Даже небольшой уклон дна рискует превратить систему в Пизанскую башню, а наличие выступов на дне может вызвать трещину в основании.
Современная технология крепления скважин при бурении несовершенна и не обеспечивает надежного разделения слоев 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 геологоразведке, разработке и транспортировке нефти земля изымается, природные воды и атмосфера загрязняются. Все компоненты окружающей среды в нефтедобывающих районах подвергаются интенсивному антропогенному давлению, а уровень негативного воздействия определяется масштабами и продолжительностью эксплуатации месторождений 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.
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 |
||
|
Поиски и разведка |
Нарушение и загрязнение почвенного и растительного покрова. Отчуждение земель под строительство буровых установок и устройство временных поселений. 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 углеводородами, 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 |
Потери нефтепродуктов и химических реагентов из резервуаров и ТРК. 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 |
Используемая в наше время технология строительства скважин вызывает как антропогенные возмущения на поверхности Земли, так и изменения физических и химических условий на глубине, когда пласты коллектора вскрываются во время 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.
Рисунок 4. Классификация источников загрязнения 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
- 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);
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 16000 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.
Отходы бурения (ОБ) -, Буровые сточные воды, Буровой шлам
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
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.
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
1. Акулышин А.Н. и др. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. — М.: Недра, 1889 г.480 с.
. Ишмурзин А.А. Машины и оборудование системы сбора и подготовки нефти, газа и воды. — Уфа: Изд. Уфимск. Нефт. ин-та, 1981.90 с.
. Крец В.Г., Кольцов В.А., Лукьянов В.Г., Саруев Л.А. и др. Нефтепромысловое оборудование. Комплект Каталогов. — Томск: Изд. ТПУ, 1997.822 с.
. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. Под ред. Ш.К. Гиматудинова. — М: Недра, 1983.455 с.
. 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.
. http://www.gosthelp.ru/text/RD1533900796Reglamentsost.html
