Екологічні аспекти при розробці газових та нафтових родовищ

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Сумський державний  університет

Кафедра прикладної екології

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

з курсу «Основи створення екологічно безпечних технологій»

 

 

 

Тема: «Екологічні аспекти при розробці газових та нафтових родовищ»

 

 

 

 

 

 

 

Виконала                                                             студентка групи ЕК-71

Матюшенко І.Ю.

Перевірив  к.х.н., доцент

Будьоний О.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Суми 2011

 

Зміст

 

Вступ                                                                                                     3

Розділ1 Видобуток нафти і газу                                                              4

1.1 Особливості та загальна схема  даного процесу  4

1.2 Хімічні реагенти, що використовуються  при нафтовидобутку            6 

Розділ 2 Екологічні наслідки експлуатації нафтових свердловин             8 

2.1 Вплив на навколишнє природне  середовище                                   8

2.2 Природоохоронні заходи при  експлуатації свердловин (на 

      прикладі Спаського  родовища нафти)                                             10

      Розділ 3 Проблема шламових амбарів та поводження з відходами

               буріння                                            13

       3.1 Утилізація відходів буріння 13

         3.1.1 Характеристика відходів    13

         3.1.2 Методи ліквідації нафтових шламів 14

         3.1.3 Мікробіологічний  спосіб утилізації бурових відходів 18

         3.1.4 Технологічний  процес ліквідації шламового амбару 21

       3.2 Закордонний досвід щодо утилізації відходів буріння       23

3.3 Рекультивація земель на  території бурових майданчиків 27

ВЫВОДЫ 29

Список  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 30

пРИЛОЖЕНИЯ 32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Тема роботи: «Екологічні аспекти при розробці газових та нафтових родовищ».

Мета роботи – виявити негативний вплив діяльності по розробці нафтових родовищ на навколишнє природне середовище та найбільш перспективні методи утилізації відходів буріння.

Предмет дослідження – вплив газових та нафтових свердловин на навколишнє природне середовище при їх експлуатації.

Об’єкт дослідження – розробка газових і нафтових родовищ.

Для досягнення поставленої мети роботи потрібно виконати наступні завдання:

-здійснити характеристику процесу нафтовидобутку;

-проаналізувати його вплив на навколишнє природне середовище;

-дослідити проблему поводження з відходами буріння;

-здійснити огляд можливих методів ліквідації шламових амбарів; 

-визначити найбільш перспективні шляхи утилізації нафтових шламів.

 

Нафта належить до невідновлюваних ресурсів. Розвідані запаси нафти складають (на 2004 р.) 210 млрд т (1200 млрд барелів), нерозвідані - оцінюються в 52-260 млрд т (300-1500 млрд барелів). Нафта займає провідне місце у світовому паливно-енергетичному господарстві. Її частка в загальному споживанні енергоресурсів безперервно зростає: з 3% в 1900 р. до 48% в 2004 р. Світовий видобуток нафти в 2006 р. становив близько 3,8 млрд т на рік, або 30 млрд барелів на рік. Таким чином, при нинішніх темпах споживання, розвіданої нафти вистачить приблизно на 40 років, нерозвіданої - ще на 10-50 років. Також зростає і споживання нафти - за останні 35 років воно зросло з 20 до 30 млрд барелів на рік.

Збільшення обсягів буріння, переміщення цих робіт в сільськогосподарські та водоохоронні зони, збільшення глибин буріння, використання для обробки бурових промивальних рідин широкої номенклатури хімічних реагентів, прийняття нових законів по охороні навколишнього середовища і, відповідно, більш жорсткий контроль природоохоронних органів визвали гостру необхідність проведення досліджень з охорони довкілля при спорудженні нафтогазових свердловин.

Як показують дослідження, сучасні  технології збору, зберігання, обробки  та захоронення відходів буріння  не забезпечують в повній мірі захист ґрунтів, поверхневих та підземних  вод. Крім того, виконання бурових робіт проводиться без екологічного контролю.

У цьому аспекті розробка природоохоронних рекомендацій по оцінці якості відходів та контролю забруднення ґрунтів  у районі проведення бурових робіт  на нафту та газ є актуальною науково  – технічною проблемою. Вирішення цієї проблеми дозволить проводити оцінку та контроль забруднення ґрунтів у районі проведення бурових робіт, що в свою чергу дасть змогу своєчасно впроваджувати природоохоронні технічні рішення.

Розділ 1 Видобуток нафти і газу

 

1.1 Особливості та загальна схема даного процесу

 

Нафта і газ є важливими джерелами  енергії. Нафта – це масляниста темно-коричнева  рідина з червоним чи зеленуватим  відливом, інколи чорна, синя чи світла, іноді майже прозора (наприклад: Бакинське родовище) з характерним різким запахом. Нафта виявляється разом з газоподібними вуглеводнями на глибинах від десятків метрів до 5-6 км. Однак на глибинах понад 4,5-5 км переважають газові і газоконденсатні поклади з незначною кількістю легких фракцій. Максимальне число покладів нафти розташовується на глибині 1-3 км. На малих глибинах і при природних виходах на земну поверхню нафта перетворюється в густу мальту, напівтвердий асфальт та інші утворення - наприклад, бітумінозні піски і бітуми.

Видобування нафти. Добування нафти з надр землі здійснюється за рахунок енергії двох видів – природної енергії пласта та енергії, яка подається у свердловину. Спосіб експлуатації нафтової свердловини, при якому використовується енергія пласта, називається фонтанним. Фонтанний спосіб застосовується у початковий період експлуатації, коли пластовий тиск покладу досить великий. Він найбільш економічний. Свердловини, що експлуатуються таким чином, обладнують спеціальною арматурою, яка дає змогу герметизувати гирло свердловини, регулювати та контролювати режим її роботи, забезпечувати повне закриття свердловини під тиском.

Способи добування, при яких нафта  підіймається на земну поверхню за рахунок підведеної ззовні енергії, називають механізованими. Існують  два різновиди механізованого способу експлуатації – компресорний і насосний. Залежно від того, як діє буровий інструмент, що роздроблює і розпушує породу, розрізняють ударне та обертальне буріння. При ударному бурінні породу руйнують ударами спеціального долота, яке підіймають і опускають механічною лебідкою. Розпушену породу періодично видаляють за допомогою желонки – порожнистого стального циліндра, що має вгорі дужку для приєднання до каната чи штанги, а внизу – клапан. При обертальному бурінні породу висвердлюють обертовим долотом. Буріння промислових нафтових свердловин проводять за допомогою стаціонарних установок з важкими буровими верстатами. Спершу у свердловину вводять одну бурильну трубу, в міру поглиблення свердловини пригвинчують нові труби. Довжина кожної бурильної труби 6-10 м. Для видалення розбуреної породи свердловину промивають циркулюючим глинистим розчином. Недолік цього виду буріння – необхідність обертати всю колону бурильних труб разом з долотом.

Більш ефективний спосіб, що грунтується  на застосуванні забійних двигунів. Колона бурових труб лишається нерухомою, а обертається тільки долото за допомогою електродвигуна або спеціальної турбіни (турбобура), що приводиться в дію потоком глинистого розчину, який нагнітають у бурильні труби. Електродвигун чи турбобур розміщують у забої свердловини, безпосередньо над долотом.

Після того, як обрана площадка для  свердловини, готується монтажна площадка. Площа монтажних площадок звичайно складає від 0,02 до 0,05 га; вони являють  собою рівні площадки, на яких встановлюється устаткування бурової. Як правило на площадці розташовується бурова вишка і необхідні пристрої (наприклад, насоси, ємності для бурових розчинів, відстійник-нагромаджувач, генератори, стелажі для труб і т.д.). Найчастіше використовується бурова вишка для обертального буріння, що працює від дизельного двигуна. Бурова вишка забезпечена піднімальною системою (яка складається з власне вишки, верхнього блоку і рухливого блоку) для підйому й опускання бура. Голівка бура кріпиться (і обертається) за допомогою порожньої бурової колони, нові ділянки або секції до якої приєднуються в міру проходки свердловини. Подрібнені шматочки породи піднімаються із свердловини бурильним розчином, що постійно циркулює вниз усередині бурової колони, проходить через отвори голівки бура і піднімається вгору по кільцевому простору між буровою трубою і стінкою свердловини чи обсадної труби. Бурова рідина або розчин змащує і охолоджує голівку бура, врівноважує тиск у свердловині і виносить шматочки породи на поверхню.

На поверхні рідина, що повертається, (розчин) проходить через декілька ємностей чи амбарів, у яких шматочки породи відокремлюються від розчину. У багатьох випадках застосовуються також вібросита для відокремлення часток сланцевих глин, відокремлють пісок і мул з метою полегшення розділення шматочків породи і рідини. Пісок і частки мулу, відділені від бурового розчину, звичайно скидають у відстійник-нагромаджувач. Після того, як відділені шматочки породи, буровий розчин подається на вхід насоса і цикл повторюється. Шматочки порід є основними відходами, що утворюються при бурінні. Шматочки гірських порід можуть утримувати за рахунок адгезії до 10% твердої фази бурового розчину. У результаті цього потенційні забруднюючі речовини зв’язані з буровими розчинами, які застосовуються. [1]

Добування природних газів. Родовища горючих газів поділяють на власне газові, в яких скупчення газів не пов’язане з іншими корисними копалинами; газонафтові, де газоподібні вуглеводні розчинені в нафті або знаходяться над нафтовим покладом у вигляді так званої газової шапки; газоконденсатні, у яких газ збагачений рідкими вуглеводнями. Добування горючих газів включає їх видобування із землі, збір, облік, підготовку до транспортування споживачу. Газ, як і нафту, видобувають із землі через мережу свердловин. Оскільки він знаходиться в земних надрах під високим тиском, для його добування застосовують, як правило, фонтанний спосіб. Щоб газ почав надходити на поверхню, досить відкрити свердловину, пробурену в газоносному пласті. Розробка газового покладу триває 15-20 років, за цей час видобувається 80-90% запасів. [1]

 

1.2 Хімічні реагенти, що використовуються  при нафтовидобутку

 

Всі хімічні реагенти, які використовуються при видобутку нафти, в залежності від призначення можна розділити  на кілька груп:

-для приготування бурових розчинів;

-для обробки призабійної зони пласта;

-для збільшення нафтовіддачі пластів;

-для боротьби з соле-, асфальтосмолистими та парафіновими відкладеннями та з корозією.

Хімічні реагенти, які застосовуються для бурових розчинів:

Неіоногенні поверхнево-активні речовини: реагенти ВП-10, ОП-7, ОП-4 - оксиетильовані алкілфеноли з числом груп 10-12, 6-7 і 3-4 відповідно, W-ON, превоцел W-OF, іонокс I-109 , тержітол та ін..

Аніоноактивні поверхнево-активні речовини: реагенти ДС-РАС - розчин натрієвих солей алкілароматичних сульфокислот, НП-1 і НП-3 - алкілбензолсульфонати натрію.

Понижувач фільтрації бурового розчину наступних марок: КМЦ-600 (карбоксиметилцелюлоза), 700, Лакріс-20А, М-14, КССБ-2М, УЩР.

Понижувач в'язкості: ОЕДФ, ФХЛС-М, Окзіл-С, ТПФН.

Інгібітори набухання глинистих порід: ГКЖ-11, Софексіл-20, хлористий кальцій, хлористий калій, хлористий натрій.

Піногасники: СОФЕКСІЛ-310, СОФЕКСІЛ-1165, СОФЕКСІЛ-1505.

Мастильні добавки до бурового розчину: ФК-2000, СПРИНТ-33.

ПАР-добавки до бурового розчину: сульфонол-порошок, ВП-10.

Реагенти для регулювання РН бурового розчину: каустична сода.

Реагенти для зв'язування іонів  кальцію і магнію: Кальцинована сода.

Сповільнювачі схоплювання цементу: НТФ, ОЕДФ, ФХЛС-М, борна кислота.

Серед поверхнево-активних речовин (ПАР) застосовуються такі: сульфонол, савенол, дісолван, стеарокс, жиринокс, неоном та різні оксиетильовані спирти.

Імпортні хімреагенти для приготування бурових розчинів.

Понижувач фільтрації бурового розчину: CYPAN, CYDRIL 4000, SUPERFLOC A-120 (DK DRILL A-1), GABROIL HV, GABROIL LV.

Понижувач в'язкості: CY-TEMP.

Інгібітори набухання глинистих  порід: CYDRILL 4000.

Загусники: FLOWZAN, CLARIZAN, DIACEL RPM, RHODOPOL, ZIBOZAN

Флокулянти: CY-EX, CYFLOC 4010, CYFLOC 4910.

Сповільнювачі схоплювання цементного розчину: DIACEL LTR 100, DIACEL HTR 100

Понижувачі водовіддачі цементного розчину: DIACEL FL, DIACEL LTP 1000, DIACEL HTP 1500, DIACEL LWL, DIACEL RPM, TYLOSE. [2]

Склад бурового розчину виглядає наступним  чином: сульфатспиртова барда, феноли, борит, нітролігнін, глина, вуглелужний реагент, лігносульфонат, каустична сода.

Глинисті бурові розчини набули найбільшого поширення при бурінні  свердловин. Для бурової справи найбільший інтерес представляють три групи  глинистих мінералів: бентонітові (монтморилоніт, бейделліт, нонтроіт, сапоніт та ін), каолінові (каолініт, галлуазіт, накрити і ін) і гідрослюдисті (ілліт, бравіазіт та ін.). Найкращими якостями з точки зору приготування бурового розчину володіють монтморилоніт та інші бентонітові мінерали. Так, з 1 тонни бентонітової глини можна отримати близько 15 м³ високоякісного глинистого розчину, тоді як з глини середньої якості - 4 ... 8 м³, а з низькосортних глин - менше 3 м³.

Полімер-глинистий тип розчину найбільш широко поширений в практиці бурових робіт в листопадовому нафтогазовому регіоні. Хімічний склад бурового розчину в основному представлений: порошкоподібними низькомолекулярними полімерами – похідними целюлози, високомолекулярними поліакриламід (ПАА), поверхнево-активними речовинами (ПАР) комплексної дії, змащуючими добавками, і кислото розчинними обважнювачами (наприклад, карбонатними).

Для обробки призабійної зони пласта використовують: соляну, сірчану, оцтову кислоти у вигляді гідрофобних нафто кислотних емульсій. Для їх стабілізації – моноетаноламін, аміни і ПАРи, ПАА. Це дозволяє знизити гідравлічний опір пласта, створює високу швидкість буріння, зменшує витоки кислотного розчину, що закачується в зони підвищеної проникності, прискорює розшарування водо нафтових емульсій.

Хімічні реагенти для збільшення нафтовіддачі пластів діляться на 3 групи: 1) методи, які базуються на підтриманні пластового тиску за рахунок додавання у воду, що закачується, хімічних реагентів, кислот, лугів, ПАР;