Екологічні аспекти при розробці газових та нафтових родовищ

2) закачування сухого газу високого  тиску (СО₂);

3) міцелярне заводнення (часто використовують ПАРи із відходів, кислі стоки, відходи виробництва полімерів тощо).

Реагенти для боротьби з соле-, асфальтосмолистими та парафіновими відкладеннями та з корозією: інгібітори на основі фосфорорганічних з'єднань, гексаметафосфат натрію, розчини лугів, розчинники асфальтосмолистих та парафінових відкладень, інгібітори, модифікатори, депресатори.

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 2 Екологічні наслідки експлуатації нафтових свердловин

 

2.1 Вплив на навколишнє природне середовище

 

У процесі буріння нафтових свердловин створюються значні техногенні навантаження на об'єкти гідро-, літо – та біосфери. В районах масового буріння свердловин виникає загроза екологічного стресу, що призводить до порушення природної екологічної рівноваги, падіння ресурсно-біогенного потенціалу біосфери, деградації компонентів природного середовища (різке зменшення запасів риби, забруднення ґрунтів і водних об'єктів тощо). Це спричинюють:

-  низький рівень екологічної  безпеки технологічних процесів;

-  недостатня свідомість виконавців робіт;

- незадовільний рівень контролю забруднення з боку екологічних служб;

-  низький рівень економічної  та моральної відповідальності  за заподіяну природі шкоду.

Можливі причини найбільш сильної  негативної дії на природні системи  обумовлені виникненням викидів при буріння свердловин та їх освоєнні, порушенням герметичності колони, поривів трубопроводів бурового майданчику.

У результаті спорудження свердловини можливі впливи на наступні компоненти навколишнього природного середовища:

1)  геологічне середовище

– порушення геологічного середовища в результаті спорудження свердловини;

2)  водне середовище

– можливий мінімальний вплив на грунтові води;

3)  грунт

– спорудження свердловини на відведеній земельній ділянці площею 1,5 га, з зняттям родючого шару грунту та складуванням в кагати для зберігання і подальшого повернення на дану ділянку при проведенні рекультивації землі;

4)  атмосфера

– викиди шкідливих речовин в  атмосферне повітря при роботі дизель-генератора у випадку аврійного відключення  електроенергії, випари вуглеводнів з шламових амбарів;

– шумовий вплив від роботи бурової установки та дизель-генератора.

Основними потенційними забруднювачами навколишнього середовища при спорудженні  свердловини є:

– промивні рідини та тампонажні розчини;

– бурові стічні води (БСВ) і буровий шлам (БШ);

– продукти випробування і освоєння свердловини (пластові флюїди);

– матеріали і хімреагенти для приготування промивних рідин і тампонажних розчинів;

– ємності побутових стічних вод;

– металеві, бетонні та інші відходи спорудження бурової установки;

– продукти згоряння палива в двигунах внутрішнього згорання (ДВЗ);

– пари вуглеводнів з шламового амбару.

Можливі причини і шляхи надходження  забруднювальних речовин у навколишнє середовище розподіляються на технологічні і аварійні.

До технологічних причин відносяться:

– забруднення підземних вод через негерметичність колон і неякісне цементування.

До аварійних причин відносяться:

– пориви трубопроводів, розливи ПММ;

– нафтогазоводопрояви та відкриті фонтани в процесі буріння свердловини;

– аварійні ситуації і порушення технології випробування свердловини. (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 -Аварійні ситуації при будівництві свердловини

 

Забруднююча здатність бурових  розчинів залежить від кількості  і токсикологічної характеристики хімічних реагентів, що застосовуються для їх обробки. При бурінні свердловин використовуються реагенти і речовини 3, 4 класу небезпеки.

Вибурена порода по своєму складу нетоксична, але, диспергуючись у  середовищі бурового розчину, її частинки адсорбують на своїй поверхні токсичні речовини і можуть негативно вплинути на рослинний світ, грунтові води.

Забруднювачами навколишнього  середовища при бурінні свердловин є хімічні реагенти, що застосовуються для приготування бурових розчинів.

На даний час не всі реагенти, що входять до їх складу, мають ГДК і показники шкідливості [3].

Досить сильно забруднює навколишнє середовище нафта і нафтопродукти, які надходять на поверхню землі  як компонент бурових розчинів, при  випробуванні свердловин або в результаті аварій. Під час буріння свердловини негативний вплив на ґрунти, поверхневі і підземні води має буровий розчин. Тому особливу увагу необхідно приділяти тампонажним роботам для запобігання перетокам флюїдів. Робота дизельних установок протягом року забезпечує викид до 2 т вуглеводнів і сажі, понад 30 т оксиду азоту, 8 т оксиду вуглецю, 5 т сірчистого ангідриту.

До складу промивочних рідин, які  теж є забруднювачами навколишнього  середовища, входить цілий ряд  хімічних інгредієнтів, яким властиві токсичність (амоній, феноли, ціаногрупа, свинець, барій, поліакриламід). Особливо екологічно небезпечний скид промивних рідин спеціального призначення, наприклад, на содовій основі. А наявність органічних реагентів сприяє утворенню суспензій і колоїдних систем у стічних водах.

Відпрацьовані розчини зберігаються у амбарах-накопичувачах місткістю  в декілька тисяч кубометрів, де відбувається його випаровування та проникнення у ґрунт і підземні води.

Значна кількість токсичних  елементів поступає у навколишнє середовище при викидах підземних мінералізованих вод. Лише одна аварійна свердловина із звичайним хімічним складом розсолів, характерних для глибоких горизонтів багатьох нафтогазових регіонів, і розходом всього 1 л/с протягом року може винести на поверхню приблизно 300 т хлору, 100 кг йоду, 1,5 т брому та багато інших сполук. Скид у водойми одиниці об’єму такої води приводить до непридатності 40–60 об’ємів чистої води.

 

2.2 Природоохоронні заходи при  експлуатації свердловин (на прикладі              

      Спаського родовища нафти)

 

Територія, відведена під будівництво  бурової, огороджується нагірноловчою  канавою і обваловкою, яка попереджує попадання води на територію бурового майданчика при таненні снігу  і випаданні дощу.

З метою попередження проникнення  в грунт фільтрату промивної рідини, ПММ, хімреагентів, стічних вод, а також з метою недопускання попадання їх в поверхневі водотоки, площадки під буровою, агрегатним і насосним блоками, блоком приготування розчину викладаються залізобетонними плитами і металевими фундаментними плитами. Плити під буровим майданчиком укладаються з нахилом в сторону стічних металевих лотків із електрозварних труб (D 324 м). Лотки для стоків укладаються по периметру залізобетонних плит з повздовжнім нахилом >5° до місця збирання стічних вод (амбар з БСВ). Було передбачено спорудження двох амбарів глибиною 3 м загальним об’ємом 1500 м³, а також амбар для продуктів випробування свердловини на викидах превентора об’ємом 100 м³. Перший амбар для збору ВБР і вибуреної породи. Другий – для збору БСВ і стоків обробленої коагулянтами води. Перший відстійний амбар споруджується таким чином, щоб надлишок рідини, яка поступає по стічних каналах переливався у другий амбар для відстоювання води. Далі очищена вода за допомогою насосної установки подається в напірну ємкість для повторного використання. По периметру амбарів обвалування з мінерального ґрунту висотою 0,6 м з верхньою основою 0,5 м і нижньою – 2,9 м. Враховуючи гідрогеологічні умови майданчика та фізико-механічні властивості ґрунтів, спорудження амбарів-накопичувачів шламових відходів виконано на підвищених ділянках майданчика з влаштуванням по всьому периметру шламових амбарів та дну технологічних траншей протифільтраційного екрану з глинистого ґрунту для запобігання інфільтрації стічних вод в горизонт ґрунтових вод.

Для очищення бурового розчину подається  наступне обладнання:

– відстоювач;

-  вібросито;

-  пісковідділлювач;

-  муловідділювач.

Передбачено збір дощових та забруднених  стічних вод з технологічної  площадки, де ймовірне забруднення  нафтопродуктами, хімреагентами, буровим розчином, з подальшим відводом їх в амбар БСВ.

Для зменшення та запобігання шкідливого впливу проектованої діяльності на геологічне середовище є наступні заходи:

– спорудження свердловини проводиться  у відповідності з технологічним регламентом;

– конструкція свердловини, яка  забезпечить безаварійність технологічного процесу, а саме: попередження розмиву  гирла свердловини та ізоляція грунтових вод завдяки спуску направлення до глибини 12 м та спуску кондуктора до глибини 150 м, з метою перекриття верхніх водоносних горизонтів і захисту їх від забруднення фільтратом бурового розчину при бурінні під проміжну колону;

 –   для попередження перетоків  флюїдів і пластових вод в  заколонному просторі цементний  розчин за всіма обсадними колонами піднімається до гирла свердловини;

– густина бурового розчину передбачається такою, щоб гідростатичний тиск стовпа бурового розчину перевищував пластовий  тиск на 7%;

–  для запобігання викиду пластових  флюїдів на гирлі свердловини  при бурінні під експлуатаційну колону встановлюється противикидне обладнання на проміжну колону-превентор типу ППГ-280/80х21;

– враховуючи гідрогеологічні умови  майданчика під будівництво свердловини (фізико-механічні властивості ґрунтів, низький коефіцієнт фільтрації ґрунтів), для запобігання просочування стічних вод в горизонт ґрунтових вод споруджено амбари глибиною 3 м з влаштуванням по всій площі амбарів протифільтраційного глинистого екрану, з коефіцієнтом фільтрації що не перевищує значення 10-6 см/сек.

Родючий шар знімається та складається в кагати висотою 3 м з кутом нахилу не більше 30°. Для підтримки біологічної активності в складованому ґрунтовому шарі, запобігання вітрової та водної ерозії, поверхню кагату і його укоси сплановано і засіяно багаторічними травами. Рекомендовані норми висіву – 0,15 ц/га. Для зберігання знятого родючого шару в кагатах вибрано підвищені ділянки, на яких немає застою води і відсутня загроза затоплення їх паводковими і нагінними водами. Для захоронення відходів буріння заплановано застосувати амбарний метод буріння з спорудженням амбарів глибиною 3 м. При цьому спорудження амбарів виконується на підвищених ділянках майданчика з влаштуванням по всьому периметру амбарів протифільтраційного екрану з глинистого ґрунту, для запобігання просочування стічних вод в горизонт ґрунтових вод.

Як бачимо, впроваджені на підприємстві комплекс природоохоронних заходів  щодо екологічно безпечної експлуатації свердловин забезпечує мінімальний  вплив на навколишнє середовище. Тобто  на підприємстві впроваджені сучасні природоохоронні заходи [4].

 

Розділ 3 Проблема шламових амбарів та поводження з відходами буріння

 

3.1 Утилізація відходів буріння

      3.1.1 Характеристика  відходів

 

На сучасному етапі розвитку технології нафтовидобутку при експлуатації нафтових родовищ утворюються великі обсяги відходів, переважна кількість яких накопичується в шламових амбарах. На нафтовидобувних підприємствах Середнього Пріобья, відповідно до регламентів для збору відходів буріння з одного кущового майданчика при бурінні восьми свердловин будується один амбар. Якщо кількість свердловин в кущі більше десяти, то створюється декілька амбарів. [5]

У процесі експлуатації амбару вони заповнюються буровими і тампонажними розчинами, буровими стічними водами і шламом, пластовими водами, продуктами випробування свердловин, матеріалами для приготування та хімічної обробки бурових і тампонажних розчинів, ГСМ, господарсько-побутовими стічними водами і твердими побутовими відходами, зливовими стічними водами. Процентне співвідношення між цими компонентами може бути найрізноманітніше залежно від геологічних умов, технічного стану обладнання, культури виробництва і т.д. [5]. Так, за даними ВАТ "Когалимнафтогаз", при бурінні свердловини глибиною 2600 м в амбарі міститься близько 65% води, 30% шламу (вибуреної породи), 5,5% нафти, 0,5% бентоніту і 0,5% різних присадок, які забезпечують оптимальну роботу бурової установки. За даними хімічного аналізу амбарних шламів ВАТ "Когалимнафтогаз" [6], вміст нафтопродуктів у шламі коливається в межах від 2000 до 13870 мг/кг (див. Додаток А). Нафтова частина шламу представлена в основному парафіно-нафтеновими вуглеводнями - 41,8% мас., з них 20% мас. - тверді парафіни. Асфальтени - 5,6% мас.; смоли - 19,2% мас., поліциклічні ароматичні вуглеводні - 20,1% мас. У зразках асфальто-смолистих парафінових відкладень, відібраних з амбарів нафтопромислів Західного Сибіру, вміст парафіно-церезінових компонентів з температурами плавлення 66-84 ºС складає 40-70% мас.; вміст органічної частини - 72-90% мас. [7,8]. Нафтова частина відходів розподіляється в шламових амбрах наступним чином: 7-10% нефтевуглеводнів сорбується на шламі, 5-10% знаходиться в емульгованому і розчиненому стані, інші вуглеводні знаходяться на поверхні амбару у вигляді плівки [6]. Неорганічну частину складають в основному оксиди кремнію і заліза (пісок, продукти корозії), невеликі кількості (менше 1%) сполук алюмінію, натрію, цинку та інших металів [6].

Експертні оцінки Полтавського відділення УкрДГРІ показують, що відходи буріння  в своєму складі вміщують до 10% нафти та нафтопродуктів, до 60 кг/м³ забруднюючої органіки, значну кількість розчинних солей, величина рН відходів знаходиться у межах 6,0 – 10,0. Показники якості бурових шламів наведено в Додатку А.

 

3.1.2 Методи ліквідації нафтових шламів