Екологічні аспекти при розробці газових та нафтових родовищ

Комі філією ВНИИГАЗа розроблена і  випробувана в промислових умовах установка УОБС-1М, заснована на принципі електрокоагуляції з використанням  ефекту тонкошарового відстоювання. Вона призначена для рооділення бурових стічних вод на освітлену воду і загущений осад. Система утилізації залишку не передбачалася. Технічна характеристика установки представлена ​​нижче:

Продуктивність - 48-60 м³/добу

Доза електролітичного алюмінію - 4550 мг / л

Швидкість потоку:

на вході в електрокоагулятор - 1,1 м / с

на виході з електрокоагулятора - 0,07 м / с

Час перебування води в апараті - 20-30 хв

Освітлену воду можна використовувати для водопостачання буровій. Однак установка не позбавлена ​​деяких недоліків. Зокрема, вертикальний габарит не дозволяє транспортувати її без демонтажу; заміну відпрацьованого електрода можна робити тільки при наявності вантажопідіймального пристрою; не вирішена проблема пасивації електродів: не забезпечується збереження постійного зазору між ними, що тягне за собою в міру розчинення анода перевитрату електроенергії. Установка пройшла промислові випробування. Широкого використання в промисловості не знайшла.

Із зарубіжних відома технологія СШA, яка передбачає змішання твердих  відходів буріння з нафтою і наступну термічну обробку в спеціальних випарниках додаткового видалення вологи. При цьому утворюється суміш нафти з розподіленими в ній зневодненими частинками твердої фази. Потім тверду фазу відокремлюють від нафти шляхом сепарації. Отриманий продукт завдяки термічній обробці вільний від патогенних мікробів, вірусів та спор. Його використовують в якості палива, добрива, будівельного грунту. Технологія застосовується на 70 підприємствах США і в інших країнах.

У США і Канаді отримані обнадійливі  результати по внесенню відпрацьованих бурових розчинів в грунти. Спосіб полягає в рівномірному розподілі вмісту котловану-відстійника по поверхні землі і механічному перемішуванні його з буровими відходами. Технологія обробки грунту застосовується недавно, і в США до неї поки ставляться стримано. Але початкові результати, отримані в Канаді, дають підставу вважати його перспективним з точки зору підвищення родючості полів за умови, природно, абсолютної відсутності в складі бурових відходів шкідливих домішок, що роблять негативний вплив на якісний склад земель. Переважно застосовувати такий спосіб у рівнинній місцевості, де рівень грунтових вод знаходиться досить низько від поверхні землі.

Інший широко поширений метод зневоднення - фільтрування стоків через шар  проникних грунтів з наступним підсушуванням осаду до 80%-ної вологості. Однак цей спосіб відділення твердої фази бурових відходів також неприйнятний.

Цікавий досвід зневоднення твердих  відходів стічних вод методом  заморожування-відтавання. Спільно  з методом вакуумування вологовміст твердого залишку вдається знизити до 64%. Однак через складність технології даний спосіб практичного використання не знайшов. Застосовуються фільтрувальні апарати, що діють під надлишковим тиском з попередньою обробкою стічних вод хімреагентами (наприклад, вапном). При цьому отримують осад з водовмістом до 95%. Проте в господарстві бурової використання такого способу нетехнологічно.

Практичне застосування отримала останнім часом кислотна обробка загущених  вологих відходів. У результаті додавання  кислоти до вологого гідрокислого осаду утворюється реакційна суміш, рідка фаза якої являє собою розчин регенерованого коагулянту, а тверда фаза - нерозчинні в кислоті органічні і мінеральні речовини, а також гіпс, що утворюється при взаємодії солей кальцію з сірчаною кислотою. Після поділу фаз розчин регенерованого коагулянту використовується для очищення початкової води, а вторинний кислий шлам піддається нейтралізації і обезводнення. Обсяг вторинного шламу зазвичай складає 8-20% вихідного осаду.

Американською фірмою Hughes Drilling Pluids розроблена автономна установка для очищення і переробки шламу в разі застосування бурових розчинів на нафтовій основі. Установка складається з вакуумно-дистиляційного блоку, призначеного для переробки шламу, і комп'ютерного блоку управління. Шлам, що надходить у блок переробки, попередньо подрібнюється у спеціальному гідроприводному млині до отримання часток розміром 100-200 мкм. Утворений порошок потім піддають прогріву в роторної печі до 350° С. При цьому відбувається випаровування води, дизельного палива та хімреагентів. У перегінній секції створюється вакуум. Пари конденсуються в теплообміннику і утворюється рідка фаза у вигляді дизпалива і хімреагентів, що повертається в циркуляційних системах. Порошкоподібний шлам, який містить 1% забруднюючих компонентів, прямує в викидну лінію для скидання у відходи. Весь процес переробки і очищення шламу автоматизований. Робочий цикл переробки і очищення 2 т шламу триває 30 хв. Загальна маса регенеруючої установки становить 29 т.

У БашНІПІНефті сконструйована і випробувана пересувна установка по термічній обробці шламу. Вона складається з циклонічної топки, млинів для подрібнення шламу, пристрою його подачі в приймальну ємність, системи водяного охолодження, насоса і вентилятора. Подрібнений шлам з приймальної ємності шестерним насосом подається в циклонну топку. Піддув топки здійснюється за допомогою вентилятора. Насос необхідний для приводу в дію системи водяного охолодження. Продуктивність установки 500 кг / год, теплонапруженість поверхні топки 17,5 х 10 Вт/м², діаметр топки 440 мм. Циклонна топка забезпечує повне випалювання вуглеводнів, шлам не містить органічних сполук.

Технологія реінджекшн - закачування  бурових відходів у затрубний  простір або в спеціально пробурену  свердловину, закачування в свердловину після завершення бурових робіт. Компанія "Сахалін Енерджі" встановила обладнання для зворотного закачування бурового шламу і розчину в пласти. При бурінні верхніх інтервалів свердловин скидався тільки буровий розчин на водній основі. Такій практиці слідують нафтовидобувні компанії на Алясці і в Норвегії. Всі відходи буріння і нафтовидобутку на Кенайському газовому родовищі (Аляска) компанія "Маратон" закачує під землю. Станція була побудована в 1995 році і крім відходів, що надходять з працюючих родовищ, на ній закачувалися відходи зі старих шламонакопичувачів. В день на станції можна закачати до 3000 м³ рідких відходів. Для пластової води буриться спеціальна свердловина, в яку закачується до 200 м³ в день. Крім того, пластова вода закачується ще й в експлуатаційні свердловини для підвищення інтенсивності газовидобутку.

 

3.3 Рекультивація земель на території бурових майданчиків

 

Рекультивація - це комплекс робіт, спрямований на відновлення продуктивності, господарської цінності і поліпшень умов навколишнього середовища для сільськогосподарських, лісогосподарських, будівельних, рекреаційних, природоохоронних і санітарно-оздоровчих цілей.

Рекультивація є одним з найважливіших  природоохоронних заходів, спрямованих на відновлення колишньої родючості забруднених земель. Роботи з рекультивації зазвичай мають два основних етапи - технічний і біологічний.

Технічний етап включає в себе наступні заходи:

-Планування;

-Формування укосів;

-Зняття і нанесення родючого  шару грунту;

-Пристрій гідротехнічних і меліоративних споруд;

-Захоронення токсичних розкривних порід, а також проведення інших робіт, що створюють необхідні умови для подальшого використання рекультивованих земель.

Біологічний етап включає комплекс агротехнічних і фітомеліоратівних  заходів, спрямованих на поліпшення агрофізичних, агрохімічних, біохімічних та інших властивостей грунтів.

До останнього часу рекультивація  шламових амбарів здійснювалася шляхом засипки їх грунтом. Однак даний спосіб рекультивації не вирішує питання їх ліквідації як джерела забруднення навколишнього середовища. Засипка амбару грунтом не перешкоджає міграції розчинів з грунтовими водами, не усуває витоків розчину з поверхневими водами в разі руйнування обваловки, не пов'язує і не прискорює процес розкладання хімічних елементів і не знижує, тим самим їх токсичності. Навпаки, засипання перериває характерні для поверхні відкритих шламових амбарів процеси біохімічного розкладання і окислення забруднювачів. Крім того, для засипки потрібна величезна маса піску, що потребує необхідність відчуження площ під кар'єри.

Існує комбінований спосіб рекультивації  шламових амбарів, який полягає в  детоксикації вмісту амбару методами, описаними вище, з подальшим проведенням лісової рекультивації. Обов'язковими умовами такого способу лісової рекультивації є створення торфо-піщаного покриття по обваловці і укосом шламового амбару, а також моніторинг за станом рекультивованих амбарів з метою недопущення їх повторного використання. Застосування комбінованого способу рекультивації шламових амбарів дозволяє забезпечити їх реальну рекультивацію при значному скороченні витрат за рахунок виключення видобутку і підвезення піску, а також максимального використання потенційних можливостей природної рекультивації [21].

Крім того, відомий спосіб вермирекультиваціі шламових амбарів і грунтів, забруднених нафтою (нафтопродуктами), який може бути використаний при бурових роботах, видобутку, підготовці, транспортуванні, переробці, реалізації нафти і нафтопродуктів, в грунтовій біотехнології . Спосіб включає засипку грунту на дно амбару, перед засипанням грунтом укладають тверді нетоксичні відходи, які засипають торфом та грунтом, розрівнюють майданчик, вносять вермикомпост або вермикомпост з інокулюючим штамом нафтоокисляючих мікроорганізмів, або асоціацією мікроорганізмів НБД-вермік. У залежності від забруднення грунту нафтою і нафтопродуктами НБД-вермік вносять у кількості 100-300 г/м² (по сух.масі). Потім висівають насіння та висаджують живці рослин [21].

Рекультивацію можна вважати завершеною після створення густого і стійкого травостою, при цьому концентрація залишкових нафтопродуктів із значеннями коефіцієнта окислення нафти більше 90% не повинна перевищувати в середньому по ділянці 8,0% в органогенних і 1,5% в мінеральних і змішаних грунтах.

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

 

   Роботи, пов'зані із спорудженням  нафтогазових свердловин супроводжуються  утворенням значних об'ємів відходів  буріння. Це бурові стічні води (БСВ), відпрацьовані промивальні  рідини та бурові шлами (БШ), до складу яких входять розчинні  органічні та мінеральні домішки, нафта та нафтопродукти. Виявлено, що на 1 м буріння припадає 1-1,5 м³ відходів. Для свердловин, що споруджуються на  території нафтогазової провінції Дніпровсько – Донецької западини (ДДЗ) з глибинами буріння 4 – 6 тис. м, загальна кількість відходів буріння становить 4 - 8 тис. м³ на одну свердловину. Для всієї ДДЗ ця цифра становитиме кілька сотень тисяч метрів кубічних відходів на рік. Потрапивши в навколишнє середовище ці техногенні відходи приводять до погіршення якості підземних та поверхневих вод, забруднення атмосфери, скорочення земельного фонду та зниження родючості ґрунтів.

Токсичність відходів пов’язана із застосуванням хімічних реагентів  при нафтовидобутку для приготування бурових розчинів, для збільшення нафтовіддачі пластів тощо. На даний час вчені досліджують можливість використання мікробіологічних методів з метою підвищення ефективності видобутку нафти. Дослідження ведуться в Единбурзькому університеті та коледжі Квін Мері Лондонського університету. Тобто можливе використання мікроорганізмів замість цілого ряду реагентів, що суттєво зменшує навантаження на навколишнє природне середовище. Вони здатні виробляти поверхнево-активні хімічні речовини, а також полімери і розчинники. Якщо вчені зможуть отримати мікроб, здатний виробляти потрібні речовини і виживанням в нафтоносних пластах, це вже буде чималим досягненням. Тоді фахівці зможуть почати пошук відповідних ензимів - тобто речовин, що виробляються цими мікробами і потрібних для нафтовидобутку. Вони спробують або витягти ензими з мікроорганізмів і очистити їх - подібно до того, як роблять зараз виробники органічних мильних порошків, - або використовувати живі мікроорганізми, чиї ензими будуть виконувати потрібну задачу.

У роботі були розглянуті можливі методи утилізації відходів буріння. Як бачимо, термічні методи на даний час є менш використовуваними, адже вони не є досить ефективними. Дієвим є застосування центрифугування для розділення бурового шламу із використанням коагулянтів та флокулянтів. Оптимальні дози цих речовин визначені та підтверджені ексепиментально.

Слід зазначити, що ефективним при ліквідації шламових амбарів є застосування мікробіологічних методів із використанням активної асоціації мікроорганізмів-деструкторів нафти і органічних добавок. Даний метод був запатентований у 2008 році і уже запроваджений в Росії. Не треба забувати, що після ліквідації амбару потрібно проводити рекультивацію земель на території бурового майданчику.

 

Список використаних джерел

 

1. Є.П.Желібо, М.А. Овраменко, В.М. Буслик, В. П. Пирч та ін. Основи технологій виробництва в галузях народного господарства: Навч. Посібник. (2-ге видання зі змінами та доповненнями). –К.: Кондор, 2009.- 520 с.
2. http://himprom.h1.ru/bur_rast.htm
3. Панов Г.Е., Петряшин Л.Ф., Лысяный Г.Н. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. – М.: Недра, 1986, 244 с.
4. Кесельман Г.С, Махмудбеков Э.А. Защита окружающей среды при

    добыче, транспорте и хранении нефти и газа. – М.: Недра, 1981.256 с.

5. Воронцов В.М. Открытые горные выработки в подготовительных работах при обустройстве нефтегазовых месторождений Среднего Приобья. Сургут, 1999. – 187 с.
6. Полигон по утилизации и переработке отходов бурения и нефтедобычи: Принципиальные тех-нологические решения. Сургут, 1996.- 346 с.
7. Елашева О.М., Баландін Л.Н. Асфальто-смолисті парафінові відкладення нафтовидобувних регіонів Росії - альтернативне сировина для виробництва парафіно-церезінових композицій і бітумів.// Промислові та побутові відходи. Проблеми та рішенняя. Мат. конф. Ч.1. Уфа, 1996.
8. Бадиштова К.М. та ін Альтернативне сировина для виробництва парафіно-церезіновой композиції.// Хімія і технологія палив і мастил. 1996. № 3.
9. Безродный, Ю.Г. Проблемы удаления отходов бурения скважин на Северном Каспии в свете природоохранительного законодательства России /Ю.Г. Безродный // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2005. - №7. - С. 27-31.
10. Агзамов, Ф.А. Долговечность тампонажного камня в коррозионных средах /Ф.А. Агзамов, B.C. Измухам-бетов// СПб.: Недра. - 2005. - 318 с.
11. Узбеков, Ф.М. Детоксикация отработанных буровых растворов и буровых шламов и их утилизация в качестве мелиорантов при рекультивации нарушенных почв /Ф.М. Узбеков, Л.В. Мотовилова, А.Е. Мохов, С.А. Соколов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2003. - №5. - С. 15-18.
12. Король, В.В. Утилизация отходов бурения скважин /В.В. Король, Г.Н. Позднышев, В.Н. Манырин // Экология и промышленность России. -2005. - №1. - С. 40-42.
13. Зобнин, И.В. Утилизация отходов бурения путем закачки в пласт /И.В. Зобнин // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. -2004. - №2. - С. 22-25.
14. Ягафарова Г.Г. Биотехнологический способ утилизации нефтешламов и буровых отходов /Г.Г. Ягафарова, М.Р. Мавлютов, В.Б. Барахнина // Горный вестник. -1998. - №4. - С. 43-46.
15. Баширов В.В. и др. Техника и технологии по-этапного удаления и переработки амбарных шла-мов. М.: Москва, 1992. – 256 c.
16. Сметанин В.Л., Казначеева З.В. Обработка нефтешлама: Тез. Докл. 27 науч.-техн. Конф. Перм-ского политехнического института. Ч.2. Пермь, 1991.
17. Барахніна В.Б. Автореферат на здобуття наукового ступеня кандидата техн. наук «Удосконалення методів очищення грунту і води від нафти, нафтопродуктів і відпрацьованих бурових реагентів". - Уфа, 1999. - 18 с.
18. Король В.В., Позднишев Г.Н., Манирін В.Н . Утилізація відходів буріння свердловин. Екологія і промисловість Росії, № 1, 2005. - С.40-42.
19. Пат. РФ № 2093478 від 05.01.95. Ягафарова Г.Г., Мавлютов М.Р., Гатауллін Е.М. Спосіб очищення води та грунту від нафти, нафтопродуктів і полімерних добавок в буровий розчин, БІ № 10. - 1997. - С.12.
20. Применение ультрадисперсных оксидных адсорбентов для очистки нефтесодержащих сточных вод / Сироткина Е.Е., Иванов В.Г., Глаз-кова Е.А. и др. / / Нефтехимия. 1998. Т.38. № 2.
21. www.vitusltd.ru/shlam_les.html