CC BY
120
- © В.Н. Грамм-Осипова, E.B. Нисковская,
A.A. Гафарова, Е.Г. Автомонов, 2014
УДК 628.543
В.Н. Грамм-Осипова, Е.В. Нисковская, А.А. Гафарова, Е.Г. Автомонов
ОХРАНА ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН НА МОРСКИХ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
Рассмотрены правила и технологические приемы утилизации буровых растворов и шламов, промывной жидкости, морской и пластовой воды, химреагентов при бурении морских скважин; приведены требования к качеству закачиваемой морской воды в пласт, а также организация на морской буровой платформе контрольно-измерительной системы безопасности и экологического мониторинга за загрязнением окружающей среды. Ключевые слова: буровой раствор, буровой шлам, химреагенты, мицел-лярные системы, пластовое давление, буровые сточные воды.
Бурение нефтяных скважин связано с изменением природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека и приводит к преобразованию биосферы, вызываемым совокупностью геохимических процессов, связанных с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды нефти и газа.
Рациональное природопользование - это высокоэффективное хозяйствование, не приводящее к резким изменениям природно-ресурсного потенциала и не ведущее к глубоким переменам в окружающей природной среде.
Для бурения скважин в морских месторождениях нефти и газа в настоящее время применяются:
— сварные стационарные платформы при глубине моря до 40 м;
— нестационарные буровые платформы различных типов: самоподъемные, полупогружные, погружные, гравитационные, ледостойкие и другие, позволяющие бурить скважины при глубине моря до 200 м;
— специализированные плавучие буровые суда и баржи, с которых можно вести бурение (например, поисковое) при глубинах моря до 600 м.
В настоящее время при проходке буровых скважин используют способ вращательного бурения с помощью мощных механизированных буровых установок. По мере углубления долота в стволе скважины скапливаются частицы размолотой породы. С целью их удаления скважина постоянно промывается жидкостью - глинистым раствором. Он нагнетается буровыми насосами в бурильную колонну и через нее поступает к долоту, а затем по кольцевому пространству между бурильной колонной и скважиной возвращается на поверхность.
Глинистые растворы представляют собой высокодисперсные системы на основе бентонитовидных глин, смешанных с водой или углеводородными фракциями. Эти коллоидные системы обладают высокой устойчивостью к расслоению, способностью транспортировать частицы разбуриваемой породы, служат для промывки забоя скважины и охлаждения бурового инструмента, защиты стенок скважины от разрушения, закупорки пористых пород, уравновешивания пластовых давлений.
В глинистые растворы для снижения водоотдачи добавляют специальные присадки и утяжелители для предотвращения насыщения растворов газом и нефтью. В состав бурового раствора в качестве утяжелителя глинистых растворов при бурении нефтяных скважин входит минерал барит ВаБО4, вещество второго класса опасности - высокоопасные, ПДК (Ва2+) 0,1 мг/дм3, лимитирующий показатель - санитарно-токсикологи-ческий.
Для борьбы с засорением призабойной зоны скважины частицами породы, асфальто-парафиновыми отложениями применяют соляную, серную кислоты, поверхносто-активные вещества, горячий газ или перегретый водяной пар.
Мицеллярные системы широко применяются для повышения нефтеотдачи скважин. Мицеллярные растворы позволяют уменьшить пограничное натяжение нефть - мицеллярный раствор до 10-3 - 10-4 дин/см, вязкость в 104 раз, а также изменить заряд на границе раздела и краевой угол, так, чтобы остающаяся нефть была иммобилизована и присоединилась к общей массе жидкости.
Другой системой, используемой в качестве промывной жидкости для увеличения нефтеотдачи, являются микроэмульсии или более правильно - мицеллярные эмульсии. Их получают из обычных эмульсий, стабилизированных поверхностно-
активными веществами (ПАВ) при добавлении спиртов С5 - С8. При этом происходит самопроизвольный переход от мутной макроэмульсии к прозрачной мицеллярной эмульсии.
Применение ПАВ приводит к накоплению пены, что требует контроля пенообразующей способности ПАВ и их способности к биоразложению, так как арилсульфаты и соединения с разветвленной цепью могут накапливаться в окружающей среде.
Следовательно, буровые сточные воды - это сложный раствор, образующийся при промывке буровой скважины, буровой площадки, бурового оборудования и инструмента, содержащий остатки бурового раствора, химреагентов, нефти, ин-гидиторов коррозии и самоотложения, бактерицида и других.
Обеспечение экологической безопасности и снижения негативного влияния на морскую среду веществ, образующихся в процессе бурения можно достичь применением современных технических средств, технологий и устройств.
Требуется сбор и вывоз избыточного бурового раствора и шлама, содержащего химреагенты, на береговые шламоотвалы. Необходимо проводить обработку бурового раствора и шлама до состояния, позволяющего их закачку в поглощающие горизонты. Рекомендуется обработка избыточного бурового раствора и шлама отверждающими композициями для сокращения их объема и обезвреживания до установленных нормативов качества. Сброс на дно моря обезвреженного бурового шлама допускается после его санитарно-гигиенической и токсикологической оценки и получения разрешения на сброс.
Если вывоз бурового шлама на береговую базу не возможен по объективным причинам, необходимо организовать технологию гидрофобизации бурового шлама и избыточного бурового раствора отверждающими композитами и только последующий их сброс на дно моря при наличии санитарно-токсикологической оценки и разрешения на сброс.
Отходы ГСМ должны сжигаться или транспортироваться на берег вместе с буровым шламом и избыточным буровым раствором.
Доставка и хранение на платформе горюче-смазочных материалов должны производиться в герметичных емкостях, подача топлива в двигатели - по герметичному трубопроводу.
Сбор отработанных масел буровых насосов и дизелей должны производиться в специальные емкости.
Перед освоением скважина должна быть оборудована герметичными устройствами и установкой сбора и ликвидации продукции опробования, включающие сепаратор, приспособления для сжигания газа, горелки, обеспечивающие бездымное сжигание жидкой продукции опробования с содержанием воды не менее 30 %, и емкости для сбора оставшейся жидкости.
При вскрытии продуктивного пласта, содержащего сероводород, должны использоваться специальные реагенты - нейтрализаторы и буровые растворы, обладающие высокой нейтрализующей способностью.
При закачке морской и пластовой воды в скважины необходимо выполнить исследования по совместимости закачиваемых в пласт морской и пластовой воды. Требования к их качеству исходят из 15 - 20 мг/дм3 при условии, что содержание взвешенных веществ 5 -15 мг/дм3 при их размерах до 10 мкм при условии наличия пор в продуктивном пласте в 5 -6 раз крупнее размера взвешенных частиц. Необходимо обеспечить очистку морской воды от механических примесей и от кислорода, причем степень извлечение кислорода зависит от температуры закачиваемой волы и его исходного содержания в воде.
Подземное захоронение отходов бурения морских скважин путем закачки их поглощающие горизонты может применяться в тех ситуациях, когда использование других методов утилизации отходов невозможно, и есть возможность обеспечить защиту подземных вод от загрязнения.
Отходы, образующие на платформе при бурении морских скважин, подразделяются по способу образования: избыточный буровой раствор; буровой раствор; тампонажный раствор; буровые сточные воды; пластовые воды; масло-нефтесодержащие сточные воды; хозяйственно-бытовые сточные воды.
По вторичному использованию и утилизации они подразделяются на оборотные (условно-чистые для охлаждения компрессоров); нормативно-очищенные (производственно-дождевые; буровые стоки; маслосодержащие стоки и очищенный буровой раствор) и закачиваемые в пласт, которые включают подготовленные пластовую воду и морскую воду, очищенный
буровой раствор, диспергированные буровой шлам и буровой раствор.
Сточные воды, используемые в замкнутых оборотных системах водоснабжения должны отвечать следующим установленным требованиям: нефтепродукты (не более 15 мг/дм3), взвешенные вещества (не более 20 мг/дм3), водородный показатель (рН = 6,5 - 8,5), общее солесодержание (не более 2000 мг/дм3), хлориды (не более 350 мг/дм3), сульфаты (не более 500 мг/дм3), БПК(полн.) (не более 20 мг/дм3).
На морской береговой платформе должен быть организован экологический мониторинг морской воды в районе бурения и экологический контроль за состоянием окружающей природной среды. Для каждого очистного устройства, функционирующего на платформе, необходимо определить количество сточных вод (отходов), поступающих на очистку и эффективность их очистки, анализы показателей качества очищенной сточной воды по концентрации нефти и нефтепродуктов, взвешенных веществ, растворенного кислорода, железа, рН, сульфиды, сульфаты, карбонаты, температура.
Таким образом, на морской буровой платформе должна быть организована контрольно-предупредительная система безопасности и контроля за загрязнением окружающей среды, за технологическими операциями, нарушение которых может привести к загрязнению природной среды.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральный закон «О континентальном шельфе» от 20.11.95, №187 - ФЗ.
2. ГОСТ 17.1.3.12-86. Охрана природы. Гидросфера. Правила охраны вод от загрязнения при бурении и освоении морских скважин на нефть и газ.
3. РД 51-110-86. Сбор, хранение и захоронение производственных отходов на буровой.
4. ОСТ 39-225-88. «Вода для захоронения нефтяных пластов. Требования к качеству».
5. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. - Уфа: Гилем, 2002. - 672 с.
6. Ягафаров Г.Г. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе (Ягафаров Г.Г., Барахнина В.Б., Сафаров А.Х.): Учебное пособие - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. - 334 с. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Нисковская Елена Васильевна — кандидат технчиеских наук, доцент, niskovskaja@yandex.ru
Грамм-Осипова Валентина Никифоровна — кандидат химических наук, доцент, gramm-osipova@mail.ru,
Гафарова Айтана Асалах кызы — студентка, gafarova-92@bk.ru, Автомонов Евгений Геннадьевич — администратор ОП, avtomonov@inbox.ru, Дальневосточный федеральный университет, Инженерная школа.
WATER POLLUTION DURING DRILLING FOR OFFSHORE OIL AND GAS FIELDS
Nikovskaya E.V., Candidate Tehniska Sciences, associate Professor, niskovskaja@yandex.ru,
Gramm-Osipova V.N., Candidate of Chemical Sciences, up-cent,
gramm-osipova@mail.ru,
Gafarova A.A., Student, gafarova-92@bk.ru,
Avtomonov Y.G., Admin OP, avtomonov@inbox.ru,
Far Eastern Federal University, school of Engineering.
Reviews the rules and technological methods disposal of drilling muds and cuttings, washing liquid, marine and formation water, chemicals for drilling offshore wells; These are the requirements to the quality of sea water pumped into the formation and organization on an offshore drilling platform of test security systems and environmental monitoring of environmental pollution.
Key words: drilling mud, drill cuttings, chemicals, micellar systems, reservoir pressure, water drilling waste.
REFERENCES
1. Federal'nyj zakon «O kontinental'nom shel'fe» ot 20.11.95, No 187 - FZ.
2. GOST 17.1.3.12-86. Ohrana prirody. Gidrosfera. Pravila ohrany vod ot zagrjaznenija pri burenii i osvoenii morskih skvazhin na neft' i gaz.
3. RD 51-110-86. Sbor, hranenie i zahoronenie proizvodstvennyh ot-hodov na burovoj.
4. OST 39-225-88. «Voda dlja zahoronenija neftjanyh plastov. Trebova-nija k kachestvu».
5. Ahmetov S.A. Tehnologija glubokoj pererabotki nefti i gaza (The technology of deep processing of oil and gas): Ucheb-noe posobie dlja vuzov. Ufa, Gilem, 2002, 672 p.
6. Jagafarov G.G. Inzhenernaja jekologija v neftegazovom komplekse (Environmental engineering in oil and gas complex) (Jagafarov G.G., Barahnina V.B., Safarov A.H.): Uchebnoe posobie - Ufa: Izd-vo UGNTU, 2007, 334 p.
A
