Экологическая безопасность при строительстве скважин

Обеспечение экологической безопасности при проведении буровых работ

При бурении скважин образуются такие загрязнители окружающей природной среды, как выбуренный шлам, отработанный буровой раствор (ОБР), диоксид углерода, буровые сточные воды.[ . ]

При освоении и испытании скважин основными загрязнителями являются продукты сгорания газообразных углеводородов, а также выбрасываемая из скважины задавочная жидкость. Последняя в основном собирается в емкости, но часть ее, после перевода скважины на факельный отвод, попадает на прискважинную территорию.[ . ]

При наличии в добываемом сырье жидких углеводородов осуществляется обязательная сепарация газа с последующим сжиганием части его на факеле, а полученные жидкие фракции используются как топливо, в том числе в котельных на буровых площадках и подсобных базах. Кроме того, при освоении и испытании скважин используются мобильные установки с дизельным приводом, которые также дают значительное количество выбросов оксидов азота, оксидов углерода и диоксида серы. Так, только за 1998 г. количество выбросов от стационарных источников составило по ДООО «Бургаз» 12,4 тыс. т, а от передвижных источников 811т.[ . ]

Что такое экологическая безопасность

В целях снижения объемов этих выбросов Бургазом ведется работа по переводу автотранспортной техники на газообразное топливо. Так, в оренбургском филиале Бургаза ряд автомобилей переведены на работу на газовом топливе. Перевод на газ, который почти вдвое дешевле бензина, не только дает экономию средств, но и позволяет, как известно, улучшить экологическую обстановку за счет снижения вредных выбросов.[ . ]

Все шире применяется и другой способ снижения объемов выбросов: применение нейтрализаторов выбросов. Однако оснащение всего автопарка буровой компании обойдется в несколько миллионов рублей, что пока практически нереально. Поэтому автотранспортные предприятия оснащаются газоанализаторами выхлопных газов, регулярно осуществляется регулировка полноты сгорания топлива, что дешевле установки на автотранспорте ней-трализоторов. Однако при этом объемы вредных выбросов снижаются незначительно.[ . ]

Основной целью природоохранной деятельности Бургаза является реализация мер по снижению негативного воздействия на окружающую среду при строительстве и ремонте скважин и при проведении вспомогательных работ.[ . ]

Работа экологической службы компании осуществляется в соответствии с требованиями Закона РФ «Об охране окружающей природной среды» и положениями экологической политики ОАО «Газпром». В экологичской службе Бургаза работают 14 человек, общее руководство которой осуществляет главный инженер компании.[ . ]

Наибольший объем отходов составляют сточные воды, которые в процессе бурения загрязняются буровым раствором, выбуренной породой, нефтью и нефтепродуктами, органическими соединениями, растворимыми минеральными солями. Количественные соотношения между загрязнителями сточных вод могут изменяться в широких пределах в зависимости от специфики обработки буровых растворов, продолжительности строительства скважин, геологических условий района бурения и др.[ . ]

Окружающий мир 3 класс (Урок№22 — Природа и наша безопасность. Экологическая безопасность.)

В состав препарата входят микроорганизмы, обладающие гидрофобными свойствами, т.е. легко внедряются в толщу нефтяного слоя. Это существенно сокращает время, необходимое для прохождения процесса детоксикации нефти. Препарат эффективно эмульгирует нефть благодаря выделению бактериями в окружающую среду поверхностно-активных веществ. Продукты жизнедеятельности бактерий и сами отмирающие бактерии (при использовании препарата для очистки почвы) легко усваиваются местной микрофлорой, давая основу для формирования гумуса или образуя донный ил — в случае его применения для очистки водоемов.[ . ]

Источник: ru-ecology.info

Современные решения по обеспечению экологической безопасности при строительстве скважин

Одной из важнейших проблем в нефтегазовом хозяйстве является обеспечение изоляции промышленной системы от окружающей среды. При строительстве скважины герметичность обеспечивается обсадной трубой и резьбовым соединением.

С совершенствованием технологии горизонтального бурения повышаются требования к эксплуатационным параметрам соединений. Резьбовое соеди нение TMK UP Centum – новое техническое решение от компании ПАО «ТМК», позволяющее обеспечить сохранение газогерметичности при спуске обсадных колонн в наиболее сложных горно-геологических условиях.

One of the most important problems in the oil and gas sector is to ensure the isolation of the industrial system from the environment. During the construction of the well tightness is provided by the casing and threaded connection.
With the improvement of horizontal drilling technology, the requirements for the performance parameters of the connections are increased. TMK up Centum threaded connection is a new technical solution from “TMK” PJSC, which allows to ensure the preservation of gas tightness during the descent of casing strings in the most difficult mining and geological conditions.

Оценка экологического воздействия на окружающую среду на сегодняшний день является неотъемлемой частью любого проекта. Ответственность значительно возрастает, когда речь идeт о нефтегазовых проектах, которые зачастую реализуются в отдаленных регионах с минимальной инфраструктурой и хрупким экологическим равновесием.
Ужесточение экологических норм привело к тому, что серьeзные загрязнения происходят только в случаях нарушения технологических процессов или аварий. К примеру, наиболее негативное воздействие на окружающую среду при бурении происходит при химическом загрязнении, возникающем во время утечки жидкостей из устьев скважин, миграции химических реагентов и нефти из буровых амбаров, а также разливов горюче-смазочных материалов в местах хранения топлива, стоянок транспорта и дизельных агрегатов.
Одной из основных задач при строительстве и эксплуатации скважин являются обеспечение герметичности колонн и, таким образом, предупреждение заколонных перетоков углеводородов. В данном процессе можно выделить два не зависящих друг от друга фактора, определяющих качество крепления колонны:
Герметичность резьбового соединения, зависящая от правильности сборки резьбового соединения в «полевых условиях».
Качественная изоляция затрубного пространства цементным камнем или резиновым элементом (пакером), которая зависит от технологии заканчивания скважины.
Необходимость обеспечения качественной изоляции затрубного пространства обусловлена опасностью накопления пластовых газов, не имеющих цвета и запаха. Накапливаясь в формирующихся пустотах, газы могут образовывать взрыво­опасные смеси, детонация которых может привести к неуправляемой ситуации с вытекающим экологическим ущербом.
Таким образом, для обеспечения безопасной эксплуатации скважины необходимо использовать оборудование, способное обеспечивать высокую герме­тичность под воздействием комплексных нагрузок, которым подвергается обсадная колонна в скважине: осевых, изгибающих усилий, действия высоких температур и давлений.
С точки зрения надежности, наиболее уязвимым и ответственным узлом в колонне является резьбовое соединение, которое подвергается тем же нагрузкам, что и тело трубы. С развитием технологий строительства наклонно-направленных скважин и увеличением длины горизонтальных интервалов, а также широким распространением применения технологий повышения нефтеотдачи, нагрузки на колонну возрастают, и к резьбовым соединениям предъявляются новые требования:
Наличие упорного торца для увеличения эффективности соединения на сжатие.
Оптимизированный профиль для предупреждения страгивания (выхода из зацепления) резьбы в наклонно-направленном участке и обеспечения передачи высокого момента.
Наличие уплотнения металл-металл для обеспечения газогерметичности.
Сохранение газогерметичности при высоких крутящих моментах.
Стремление нефтегазовых компаний к сокращению операционных расходов и повышению экономической эффективности перспективных проектов приводят к совершенствованию технологий бурения, сокращению непроизводительного времени и повышению дебита скважины. К примерам таких технологий можно отнести: бурение на обсадной колонне (БОК), бурение на хвостовике (БХВ), а также гидроразрыв пласта в продолжительных горизонтальных интервалах. Реализация данных технологий требует применения соединений с эффективностью на сжатие 80 % – 100 % по телу трубы для сохранения работоспособности при динамических нагрузках (БОК, БХВ) и спуске в наклонно-направленные участки.
Для более подробного представления об основных критериях подбора резьбовых соединений необходимо рассмотреть нагрузки, действующие на эксплуатационную колонну во время строительства и эксплуатации скважины:
– При спуске в зоны АВПД наблюдаются высокие сминающие давления совместно со сжимающими и растягивающими нагрузками.
– В наклонно-направленном участке появляются высокие сжимающие нагрузки в комбинации с напряжениями изгиба, при этом эффективность соединения на сжатие – 60 % становится недостаточной, чтобы обеспечить работоспособность соединения. Требуется применение соединений с эффективностью 100 % на сжатие по телу трубы.
– Во время ГРП эксплуатационная колонна испытывает высокие внутренние давления.
– При паронагнетании колонна расширяется, при этом необходимо, чтобы соединение, во-первых, не потеряло газогерметичность, а во-вторых, не теряло работоспособность при 100 %-ном сжатии после снятия тепловой нагрузки.
Важно отметить, что указанные нагрузки воздействуют на соединение комплексно, часть из которых показана на рис. 1, где отмечено расположение значений эквивалентных напряжений относительно предельных значений напряжений для соединения TMK UP Centum.
Кроме устойчивости к нагрузкам, обозначенным на рис. 1, для получения качественного распределения цементного камня в заколонном пространстве горизонтальных участков колонну следует вращать во время цементирования. При этом одним из ограничивающих технических параметров по оборудованию является операцион­ный момент резьбового соединения, который обеспечивается рядом конструктивных особенностей.
При строительстве современных скважин с наличием газового фактора требуется применение газогерметичных соединений с эффективностью на сжатие не ниже 80 % и достаточно высоким операционным моментом. Одним из таких соединений является разработанное в компании ПАО «ТМК» соединение TMK UP Centum, эффективность на сжатие которого составляет 100 % и операционный момент позволяет проводить вращение колонны при цементировании.
Основной особенностью соединения является эквивалентность его несущей способности прочностным характеристикам тела трубы по отношению к основным видам эксплуатационных нагрузок.
Конструктивно соединение выполнено по классической схеме – муфтовое соединение с трапециевидной резьбой (рис. 2). Отсутствие необходимости герметичного исполнения резьбы позволяет снять ряд ограничений на форму профиля и улучшить потребительские свойства соединения. При проектировании профиля резьбы соединения TMK UP Centum были применены следующие конструктивные решения:
– увеличенный шаг резьбы (по сравнению с профилем соединения BTC);
– параллельные оси резьбы вершины и впадины профиля;
– более крутая конусность резьбы;
– оптимизированная форма закладной грани;
– зазоры по резьбе и канавка для выхода смазки.
Примененный под­ход позволил получить повышенные эксплуатационные качества, такие как быстрота и стабильность сборки соединения даже в случае сильного перекоса осей трубы и муфты, исключение заклинивания резьбы при заводе трубы в муфту.

При строительстве современных скважин с наличием газового фактора требуется применение газогерметичных соединений с эффективностью на сжатие не ниже 80 % и достаточно высоким операционным моментом. Одним из таких соединений является разработанное в компании ПАО «ТМК» соединение TMK UP Centum, эффективность на сжатие которого составляет 100 % и операционный момент позволяет проводить вращение колонны при цементировании.

Газогерметичность соединения TMK UP Centum обеспечивается отдельным узлом уплотнения.
Оптимизация формы профиля позволила обеспечить его «живучесть» при многократных сборках (пятикратная сборка для OD≥245 мм и десятикратная для OD≤245мм) и эксплуатации в самых сложных условиях (уровень CAL IV по API RP 5C5:2017), что исключает риск загрязнения окружающей среды добываемым флюидом.
Помимо применения высокоэффективных резьбовых соединений, позволяющих значительно снизить риски возникновения аварийных ситуаций при строительстве скважин, существуют и другие технические решения по снижению экологической нагрузки на окружающую среду, – путeм сокращения вредных производственных отходов. Для резьбовых соединений семейства TMK UP таким решением стало сухое смазочное покрытие Green Well, исключающее применение консервационных и резьбоуплотнительных смазок.
GREENWELL – твeрдое композиционное покрытие с полимерной матрицей, обладающее эквивалентными с традиционными жидкими смазочными покрытиями антифрикционными, противозадирными и антикоррозионными свойствами. Его применение позволяет сократить количество отходов и повысить чистоту на буровой за счет отсутствия необходимости в снятии консервацион­ной (которая зачастую неконтролируемо разбрызгивается при смыве или отпаривании) и нанесении резьбоуплотнительной смазок (которая, даже при равномерном нанесении, будет выдавливаться при свинчивании).

GREENWELL – твeрдое композиционное покрытие с полимерной матрицей, обладающее эквивалентными с традиционными жидкими смазочными покрытиями антифрикционными, противозадирными и антикоррозионными свойствами. Его применение позволяет сократить количество отходов и повысить чистоту на буровой за счет отсутствия необходимости в снятии консервационной и нанесении резьбоуплотнительной смазок.

Сегодня технология сухого смазочного покрытия особенно востребована в регионах с наиболее уязвимыми экосистемами: в условиях Крайнего Севера и на шельфовых проектах.

Сегодня технология сухого смазочного покрытия особенно востребована в регионах с наиболее уязвимыми экосистемами: в условиях Крайнего Севера и на шельфовых проектах

К примеру, все шельфовые проекты, реализуемые на территории РФ, придерживаются технологии «нулевого сброса», подразумевающей запрет на сброс отходов бурения, в частности отработанных смазочных материалов. Таким образом, наличие сухого смазочного покрытия, исключающее применение жидкой смазки, уже стало обязательным условием для поставки обсадных труб на перспективные шельфовые проекты.

1. Рекин С.А., Ширяев А.Г., Ерехинский Б.А., Филиппов А.Г. Расчет резьбового соединения для труб нефтяного сортамента класса премиум // Газовая промышленность. 2017. № 3 (749). С. 50–55.
2. Минеев А.В. Экологические проблемы при бурении нефтяных и газовых скважин в Восточной Сибири // Естественные и технические науки. 2015. № 6. С. 218–219.
3. Петров Н.А., Кореняко А.В., Янгиров Ф.Н., Елизаров О.И. Повторная герметизация резьбовых соединений обсадных колонн нефтяных скважин. Монография, 2005.
4. Гельфгат М.Я., Агишев А.Р. Технология бурения на хвостовике – опыт и перспективы // Строительство нефтяных и газовых скважин на море и на суше. 2017. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ». № 11. С. 4–15.

1. Rekin S.A., Shiryaev A.G., Erekhinskij B.A., Filippov A.G. Raschet rez’bovogo soedineniya dlya trub neftyanogo sortamenta klassa premium [Calculation of threaded connections for oilfield tubular goods premium]. Gazovaya promyshlennost’ [Gas industry], 2017, no. 3 (749), pp. 50–55.
2. Mineev A.V. Ekologicheskie problemy pri burenii neftyanyh i gazovyh skvazhin v Vostochnoj Sibiri [Environmental problems in drilling oil and gas wells in Eastern Siberia]. Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Natural and technical Sciences]. 2015, no. 6, pp.

218–219.
3. Petrov N.A., Korenyako A.V., Yangirov F.N., Elizarov O.I.. Povtornaya germetizaciya rez’bovyh soedinenij obsadnyh kolonn neftyanyh skvazhin [Re-sealing of oil well casing threaded connections]. Monografiya [Monograph], 2005.
4. Gel’fgat M.Ya., Agishev A.R. Tekhnologiya bureniya na hvostovike – opyt i perspektivy [Technology of drilling on the shank-experience and prospects]. Stroitel’stvo neftyanyh i gazovyh skvazhin na more i na sushe [Construction of oil and gas wells at sea and on land]. 2017. Moscow, «VNIIOEHNG», no. 11, pp.

4–15.

Источник: burneft.ru

Экологическая безопасность скважин

Во второй половине XX века вопрос экологической безопасности стал на один уровень по важности с производственными аспектами. Именно поэтому на многих металлургических заводах, начали ставить специальные мощные фильтры для очистки выбрасывающихся в атмосферу либо водоемы отходов производства. В наши дни в каждом геологоразведочном проекте обязательно присутствует глава «Экологический мониторинг», где прописывается ряд действий, осуществляемых до и после проведения работ с целью выявления и оценки ущерба, нанесенного природе.

В крупных предприятиях, имеющих большие мощности, включающие всевозможные цеха, оборудование, использование различных горючих, химических материалов, картина по вопросу влияния на экологию ясна. Но что если речь зайдет об индивидуальной скважине, расположенной, например, на дачном участке? Может ли это горная выработка нанести какой-либо вред окружающей среде? Оказывается, может. К сожалению, о вопросе безопасности скважин в наши дни мало кто задумывается.

В данной статье мы разберем вопросы, касающиеся безопасности бурения и эксплуатации скважин.

Безопасность бурения скважин

Здесь мы поговорим не о технике безопасности бурения, которой нужно владеть и соблюдать в самом процессе проходки скважины. Данный вопрос скорее относится к охране труда. Для этого созданы многочисленные инструкции, которые каждый вновь устроившийся в буровую организацию сотрудник должен знать и применять в работе.

В этом разделе мы рассмотрим, как можно и нужно обезопасить недра земли и самих людей, которые в будущем будут добывать воду из данной скважины.

Для получения чистой воды чрезвычайно важна безопасность скважины от возможного загрязнения.

Глубина скважин на воду на территории Московской области может достигать 200 м. Этот ресурс добывается из песчаных либо известняковых водоносных горизонтов, перекрытых сверху и снизу водонепроницаемыми слоями глинистых пород. Таким образом, вода в данных водонасыщенных пластах защищена от проникновения загрязнений, которые могли бы попасть с поверхности земли с дождевой водой или при таянии снега. К загрязнениям такого рода относятся вредные вещества из канализационных септиков, животноводческих ферм, скотомогильников, промышленных предприятий, нефтепродукты, удобрения с полей и прочее.

Именно по этой причине вода из колодцев, выкопанных на небольшую глубину, согласно санитарным нормам, как правило, непригодна для питья, а используется преимущественно для полива огорода.

Однако пробуренная скважина, нарушив естественную изоляцию геологических слоев, может стать проводящим каналом между различными пластами разреза и источником загрязнения эксплуатационного водоносного горизонта.

Безопасность эксплуатации скважин

Вредные вещества, попавшие с поверхности либо вышележащих слоев в водовмещающий эксплуатационный пласт горных пород, могут отравить воду не только в вашей скважине, но и во всех рядом расположенных источниках, черпающих данный ресурс из того же водоносного горизонта.

Для того чтобы не допустить подобной ситуации, в конструкцию каждой эксплуатирующийся скважины на воду обязательным образом входит обсадная колонна. Она изолирует ствол скважины и не допускает загрязнения водоносного горизонта.

В случае, когда скважина отработала свой срок и ей перестают пользоваться, проводится ликвидационный тампонаж с соблюдением всех технологических норм и правил.

Как происходит загрязнение

При наличии рядом расположенных сельскохозяйственных угодий характерно загрязнение незащищенных подземных вод нитратами, пестицидами, аммонием. Около автодорог, особенно если там есть автозаправочные станции, часто может произойти загрязнение нефтепродуктами. На территориях, близких к промышленным объектам, есть риск загрязнения тяжелыми металлами.

Если скважина пробурена давно и потому в связи с подходящим окончанием срока службы находится в плохом техническом состоянии либо сконструирована некачественно, с нарушением технологий и использованием дешевого низкосортного материала, все этим отравляющие вещества могут попадать в нее.

Как обезопасить скважины

Не стоит экономить на материалах, из которых сооружаются скважины. Иногда недобросовестные бурильщики используют дешевые, тонкостенные, часто уже использовавшиеся ранее трубы, которые могут проржаветь в течение нескольких лет.

Желательно при сооружении скважин использовать новые бесшовные цельнотянутые трубы толщиной не менее 5 мм. Дело в том, что сварочный шов является очагом коррозии, и потому бесшовные трубы способны противостоять агрессивной окружающей среде намного дольше. Очень важно, чтобы при бурении скважины соблюдались технологические нормы.

При бурении высокодебитных скважин большого диаметра обязательно надо проводить цементацию обсадных колонн, чтобы герметично перекрыть водоносный горизонт.

В скважинах малого диаметра, рассчитанных на небольшой водоприток, обсадные колонны при установке специальным образом «затираются», что препятствует проникновения воды из вышележащих пластов.

Как определить, что скважина пришла в негодность

Резкие изменения химического состава воды, цвета, вкуса могут показать, что в скважину стали поступать вредные вещества. Чтобы максимально точно определить, по какой причине это происходит, необходимо провести специальные исследования, в частности ГИС (геофизические исследования скважины). ГИС может дать точную характеристику технического состояния скважины и возможных негативных процессов, которые в ней происходят.

Если в результате такого обследование будет выявлено, что в следствие коррозии в обсадной колонне появились разрушения, через которые поступают загрязняющие воду вещества, то скважина становится непригодной к дальнейшей эксплуатации.

Необходимо сразу провести ликвидационный тампонаж данной скважины, чтобы предотвратить распространение заражения по всему водоносному слою.

Заключение

Каждый промышленный объект, каждое инженерное сооружение, в том числе и обычная индивидуальная скважина на воду может превратиться в мину замедленного действия и нанести серьезный ущерб экологическому состоянию окружающей среды. Чтобы не допустить таких ситуаций, сооружением подобных объектов должны заниматься только профессионалы, имеющие должный опыт, которые используют в своей работе качественные материалы, современную технику и строго соблюдают все необходимые технологические нормы.

Источник: burs.pro

Экологическая безопасность при строительстве скважин

• Вход на сайт
• Расписание

• ЛК студента
• Письмо ректору

Портал дистанционного обучения

Балаба В.И. Обеспечение экологической безопасности строительства скважин на море//Бурение и нефть. — 2004. — № 1. — С. 18-21.

Актуальность проблемы. Потенциальные запасы нефти на шельфе морей России оцениваются в 13 млрд. т, газа — 52 трлн. м 3 . Мировая тенденция постепенного смещения добычи углеводородов с суши на море находит подтверждение и в нашей стране. Свидетельством тому является развитие работ на шельфе арктических и дальневосточных морей, в Каспийском и Черном морях.

При строительстве морских скважин основными видами воздействия на окружающую среду являются выбросы в атмосферу, сбросы в морскую среду, ее тепловое и шумовое загрязнения. Объем и интенсивность техногенного воздействия на окружающую среду зависит от реализуемой технологии строительства скважины. Выбросы в атмосферу и шумовое загрязнение можно существенно снизить за счет природоохранных мероприятий, а тепловое загрязнение и сброс веществ в морскую среду исключить (концепция “нулевого сброса”).

Технологические отходы бурения. Процесс бурения скважин сопровождается образованием производственных отходов, в основном технологических.

К технологическим отходам бурения относятся буровой шлам, отработанные буровые технологические жидкости и буровые сточные воды. Они образуются в технологическом процессе промывки скважины.

Буровой шлам. В бурении различают два понятия — “выбуренная порода” и “буровой шлам”. Экологи же такого различия, как показывает анализ природоохранного раздела проектов, не делают.

В процессе углубления скважины на забое образуется выбуренная порода. При гидротранспорте промывочной жидкостью с забоя скважины на поверхность порода под воздействием техногенных факторов превращается в буровой шлам. Поэтому на средствах очистки циркуляционной системы буровой установки из промывочной жидкости отделяют не выбуренную породу, а буровой шлам, отличающийся по объему и, что особенно важно с экологической точки зрения, по физико-химическим свойствам.

Объем выбуренной породы равен объему ствола скважины. При проектировании объем бурового шлама приближенно принимается больше объема выбуренной породы на 20% [1].

Можно выделить четыре фактора, обусловливающих увеличение объема бурового шлама по сравнению с выбуренной породой:

• разуплотнение частиц шлама в результате снижения действия на них внешнего давления;

• образование и расширение трещин;

• набухание глинистых частиц, слагающих шлам;

• адгезионное налипание на поверхность шлама частиц коллоидных размеров из промывочной жидкости.

Бурение скважин осуществляется большей частью в осадочных отложениях, в которых наиболее распространенными являются глинистые породы. Их доля составляет 65-80%. Выбуренные частицы глинистых или скрепленных глинистым цементом пород в процессе гидротранспорта с забоя скважины на поверхность пропитываются фильтратом промывочной жидкости и набухают.

Продолжительность нахождения частиц породы в промывочной жидкости с глубиной скважины возрастает и может достигать нескольких часов. Чем дольше они находятся в промывочной жидкости, тем больше их набухание. Происходит адгезионное присоединение к ней частиц твердой фазы преимущественно коллоидных размеров из промывочной жидкости.

На изменение физико-химических свойств частиц выбуренной породы при превращении их в буровой шлам влияет пропитка дисперсионной средой промывочной жидкости. Поры и трещины частиц породы заполняются дисперсионной средой промывочной жидкости, поверхность глинистых частиц модифицируется, на внешней и внутренней поверхности частиц выбуренной породы адсорбируются вещества различной природы из дисперсионной среды промывочной жидкости.

Минералогический состав бурового шлама определяется литологическим составом разбуриваемых пород и может существенно изменяться по мере углубления скважины. Химический состав бурового шлама зависит как от его минерального состава, так и свойств промывочной жидкости. Гранулометрический состав бурового шлама определяется типом и диаметром породоразрушающего инструмента, механическими свойствами породы, режимом бурения, свойствами промывочной жидкости и эффективностью ее очистки. В табл. 1 показаны фракционный состав бурового шлама и скорость его осаждения в водной среде при бурении скважин на северо-восточном шельфе Сахалина (Проект Сахалин-1) по данным [2].

Размер частиц, мкм

Содержание,
% по весу

Скорость осаждения,
см/с

Фракционный состав бурового шлама и скорость его осаждения
в водной среде при бурении скважин на северо-восточном шельфе
Сахалина [2]

Как следует из анализа таблицы, фракционный состав бурового шлама изменяется в широких пределах. Важно подчеркнуть, что примерно 40% массы шлама представлено частицами размером менее 44 мкм. Вследствие этого возникают минимум две проблемы.

Во-первых, такие мелкие частицы трудно удалить из промывочной жидкости средствами механической очистки.

При повторном гидротранспорте частиц бурового шлама через скважину они еще больше диспергируются. Для удаления мелких фракций необходима эффективная химическая очистка.

Во вторых, с уменьшением размера частиц замедляется скорость их осаждения в водной среде (табл. 1). Следовательно, при сбросе промывочной жидкости или шлама в морскую среду ее мутность будет сохраняться длительное время.

Таким образом, при оценке экологической безопасности строительства скважин необходимо анализировать свойства бурового шлама, а не выбуренной породы.

Отработанные буровые технологические жидкости. В процессе бурения, помимо промывочной, применяются и другие технологические жидкости, например, буферные, перфорационные. После использования они полностью или частично переходят в категорию отработанных. Больше всего образуется отработанной буровой промывочной жидкости (ОБПЖ).

Ее объем соответствует объему промывочной жидкости на момент окончания бурения скважины. Однако в процессе бурения может образовываться избыток промывочной жидкости, например, за счет наработки в глинистых отложениях, при замене одного типа промывочной жидкости на другой. В этом случае ОБПЖ образуется непосредственно в процессе бурения.

При оценке воздействия на окружающую среду предметом рассмотрения, как правило, являются только отработанные промывочные жидкости, что методически неправильно.

Буровые сточные воды. Главные источники поступления буровых сточных вод (БСВ) — обмыв буровой площадки и оборудования, система охлаждения оборудования. Сокращение объема БСВ достигается путем повторного их использования в технологическом процессе (например, для приготовления промывочной жидкости) после осветления на блоках химической и механической очистки. В этом случае сокращаются объемы водопотребления и водоотведения.

В процессе бурения избыточную промывочную жидкость, а также отработанную буровую промывочную жидкость разделяют на твердую и жидкую фазы, что позволяет утилизировать последнюю в составе БСВ. Поэтому суммарный объем БСВ включает жидкую фазу избыточной и отработанной промывочной жидкости.

Технологические отходы испытания скважины. Это отработанные жидкости для вызова притока и глушения скважины, а также флюиды (пластовая вода, нефть, газ), полученные в процессе испытания. Газ, выходящий из скважины, сжигается в факеле.

Экологичность бурового шлама. Экологическая опасность бурового шлама определяется:

• повышением мутности воды, что нарушает жизнедеятельность молоди рыб, планктонных и бентоносных организмов-фильтраторов;

• физическим воздействием на донные организмы.

В табл. 2 представлены результаты исследований водного и буферного экстрактов бурового шлама (БШ) из скважины № П-1 Южно Песцовского газоконденсатного месторождения Тюменской области, проведенных в НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН им. А.Н. Сысина [З]. Установлено, что в буферных экстрактах имеется значительное превышение предельно допустимой концентрации для почвы по основным металлам хрому — в 71 раз, марганцу — в 33, кобальту — в 3, никелю — в 11, меди — в 14, цинка — в 84, свинца — в 122 раза.

В водном экстракте

В буферном экстракте

Количественный элементный анализ водного и буферного экстрактов
бурового шлама [3]

Образцы БШ
1970-1995 годов

Образцы БШ
1996-1999 годов

Содержание подвижных форм тяжелых металлов в БШ
нефтяных месторождений Нижневартовского района Тюменской области [4]

Безусловно, приведенные результаты исследований важны для анализа последствий воздействия кислотных осадков при захоронении бурового шлама на суше. Однако предполагать полную инертность шлама, сброшенного на морское дно, без достаточного обоснования, по нашему мнению, не следует. Необходимо также учитывать, что буровой шлам может содержать радионуклиды.

Таким образом, буровой шлам является потенциально опасным для окружающей природной среды, поскольку содержит подвижные формы тяжелых металлов, которые при длительном воздействии на него морской воды могут вымываться, создавая концентрации токсикантов, превышающие ПДКр.х.

Правовые аспекты сброса технологических отходов бурения в морскую среду. Экологическое законодательство крайне противоречиво в отношении регулирования загрязнения морской среды. Его основные требования по охране качества водной среды, изложенные в Водном кодексе РФ, сводятся к запрещению сброса в водные объекты неочищенных в соответствии с установленными нормативами сточных вод, в том числе, содержащих вещества, для которых не установлены ПДК.

Федеральным Законом “О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации” запрещены захоронение отходов и других материалов, а также сброс вредных веществ. Однако в нем содержится некорректная формулировка сброса вредных веществ или стоков, содержащих такие вещества. Исключается из запрета выброс вредных веществ, происходящий вследствие разведки, разработки и связанных с ними процессов обработки в море минеральных ресурсов внутренних морских вод и территориального моря.

Допускают сброс вредных веществ в море и нормативные документы, принятые до введения указанных федеральных законов.

Полный запрет на сброс даже очищенных сточных вод устанавливается в целях охраны от загрязнения и других негативных последствий хозяйственной деятельности морских акваторий, имеющих особую рыбохозяйственную ценность — нереста и зимовки ценных охраняемых видов рыб, а также места обитания занесенных в Красную книгу видов животных и растений.

Несмотря на это, Государственная экологическая экспертиза не считает сброс технологических отходов бурения нарушением законодательства.

Следует отметить, что в соответствии с федеральными законами “О континентальном шельфе Российской федерации” и “О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации” любое преднамеренное удаление отходов и других материалов с судов и иных плавучих средств, установок и сооружений квалифицируется как захоронение.

Вопрос с захоронением технологических отходов бурения однозначно решен лишь применительно к скважинам на континентальном шельфе. Согласно “Правилам безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе” выбуренная порода должна утилизироваться в соответствии с проектом на строительство скважины и требованиями охраны окружающей среды. Это представляется не вполне обоснованным, поскольку экологически оправданным и экономически целесообразным может быть и захоронение отходов (подземное или на суше) Вызывает также сомнение существование различных подходов к охране морской среды в территориальном море и на континентальном шельфе

Вопрос правового регулирования загрязнения морской среды в настоящее время актуален в связи с принятием Федерального закона “О техническом регулировании”, в рамках которого предусмотрена разработка специальных технических регламентов, в том числе, по вопросам экологической безопасности.

Технические аспекты сброса технологических отходов бурения в морскую среду. Для выполнения требований экологического законодательства циркуляция промывочной жидкости в процессе бурения должна быть организована по замкнутому циклу. В этом случае обращение промывочной жидкости и технологических отходов бурения ограничено циркуляционной системой буровой установки и системой размещения технологических отходов бурения. Для организации замкнутого цикла циркуляции на этапе бурения под направление на устье скважины устанавливают водоотделяющую колонну, например, забивную и бурение ведут с циркуляцией промывочной жидкости внутри водоотделяющей колонны.

Однако при бурении скважин на сахалинском шельфе и в Каспийском море применяется способ бурения под направление без создания замкнутой системы циркуляции. В этом случае отработанная промывочная жидкость и буровой шлам при бурении под направление (примерно 50-100 м) сбрасываются в морскую среду.

В действительности же промывка скважины только морской водой не ограничивается. Нефтяные и газовые скважины имеют сложную конструкцию с номинальным диаметром первого интервала ствола, как правило, 914,4 мм. Верхний интервал сложен неустойчивыми породами, которые при промывке скважины морской водой разрушаются с образованием каверн. Поэтому фактический диаметр ствола больше номинального примерно на 15-25 %. В стволе такого большого диаметра трудно создать условия для эффективного гидротранспорта бурового шлама на поверхность. Для этого нужно повышать скорость восходящего потока промывочной жидкости, либо увеличивать удерживающую способность промывочной жидкости, иначе говоря, загустить ее.

Применение первого способа ограничено максимальной производительностью буровых насосов. Как правило, скорость восходящего потока промывочной жидкости в открытом стволе не превышает 0,1 м/с. Применение второго способа означает отказ от промывки морской водой. Поскольку при отсутствии водоотделяющей колонны это невозможно, так как противоречит
п. 4.2 ГОСТ 17.1.3.02 77, то в рабочем проекте на строительство скважины указывается, что промывка осуществляется морской водой, а периодически (как правило, через 10 м проходки) с целью очистки ствола скважины от шлама прокачивается порция (пачка) вязкой жидкости. Итак, для промывки скважины используется комбинированная промывочная жидкость, состоящая из последовательно закачиваемых в скважину порций морской воды и вязкой жидкости.

При бурении скважин в Каспийском море используют глинистую суспензию, на шельфе Охотского моря — глинистую суспензию, загущенную полимером (примерно 75 кг/м 3 глинопорошка и 3 кг/м 3 полимера). В этом случае из скважины в морскую среду сбрасываются тонкодисперсные глинистые частицы и полимер.

При строительстве скважин в Каспийском море объем пачки вязкой жидкости составляет 20 м 3 . Следовательно, при бурении под направление длиной 50 м за четыре прокачки в море будет сброшено 80 м 3 промывочной жидкости со шламом. Используемая промывочная жидкость состоит из бентонитового глинопорошка 70 кг/м 3 (по ОСТ 39-202-86 может содержать свободной соды от 1,0 до 5,0 г/100 г и М g О от 2,5 до 8,0 %), соды каустической и кальцинированной по 1 кг/м 3 и барита 113 кг/м 3 . Таким образом, в сброшенных в море 80 м 3 промывочной жидкости, помимо шлама, содержатся 5600 кг тонкодисперсной глины, 160 кг каустической и кальцинированной соды и 9040 барита. Промывка осуществляется при суммарной производительности буровых насосов до 80 л/с.

Сброс технологических отходов бурения продолжается и на этапе крепления скважины направлением. Чтобы обеспечить спуск и последующее цементирование направления, ствол скважины заполняют промывочной жидкостью. Так, при строительстве скважин в Каспийском море ствол заполняют глинистой промывочной жидкостью, утяжеленной баритом до плотности
1160 кг/м 3 (до утяжеления — 1080 кг/м 3 ). В процессе спуска направления промывочная жидкость вытесняется из скважины в незначительном объеме. При цементировании направления происходит замещение промывочной жидкости тампонажным раствором. Поступление промывочной жидкости в морскую среду равно объему закачиваемого тампонажного раствора — 40 м 3 .

Таким образом, сброс (захоронение) технологических отходов бурения имеет место на всех этапах бурения и крепления первого интервала скважины и его следует учитывать при оценке воздействия на окружающую среду строительства морских скважин.

1. Инструкция по охране окружающей среды при бурении скважин на нефть и газ на суше (РД 39-133-94). — М.: Роснефть, 1994.

2. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. — М.: ВНИРО, 2001.

3. Балаба В.И., Колесов А.И., Коновалов Е.А. Проблемы экологической безопасности использования веществ и материалов в бурении. — М.: ИРЦ Газпром , 2001.

4. Михайлова Л.В., Рыбина Г.Е., Акатьева Т. Г. Экологическая опасность отходов бурения в нефтедобывающих районах Тюменской области//Охрана водных биоресурсов в условиях интенсивного освоения нефтегазовых месторождений на шельфе и внутренних водных объектах Российской Федерации/Сборник материалов Международного семинара. — М.: Экономика и информатика, 2000.

119991, Москва, Ленинский пр-т., д.65

схема проезда

Источник: www.gubkin.ru