Защита окружающей среды при бурении скважин

Защита окружающей среды при бурении скважин

Развитие основных отраслей народного хозяйства требует расширения минерально-сырьевой базы и топливно-энергетических ресурсов, что неразрывно связано с увеличением объемов буровых работ по поиску и детальной разведке важнейших видов полезных ископаемых. Поскольку дальнейшее увеличение числа разведочных и эксплуатационных скважин, а также объемов добычи полезных ископаемых открытым способом неразрывно связано с нарушением экологического равновесия, то защита окружающей среды и охрана недр приобретают важное народнохозяйственное значение.

На первом этапе подготовительных работ по сооружению геологоразведочных скважин возникает необходимость в рациональном выборе земельных участков для устройства буровых площадок. Предоставление земельных отводов для строительства скважин во временное пользование производится на весь период разведки полезного ископаемого, после чего они должны быть возвращены пользователю земли в состоянии, пригодном для сельскохозяйственного использования. Для обеспечения эффективной защиты окружающей среды и надежной охраны недр необходимо иметь следующие данные: описание комплексного геологического строения, обоснование выбора необходимого оборудования и материалов, предполагаемые объемы буровых растворов и образующихся отходов бурения, выбор и обеспечение прогрессивных систем вскрытия продуктивных пластов, снижение потерь материалов в процессе разведки, расшифровка экономических и экологических показателей буровых работ.

Особое внимание должно быть удалено принятию мер по возможным осложнениям и авариям при бурении скважин, сохранению участков земель от загрязнения, их обезвреживанию и полному восстановлению в первоначальное состояние, пригодное для дальнейшего использования.

Размер отводимых участков при проведении буровых работ зависит от назначения и глубины скважин, применяемого оборудования и привышечных сооружений. Так, например, для сооружения структурно-поисковых скважин с применением буровых установок с дизельным приводом на равнинном рельефе поверхности необходимы участки площадью 2500 м, а в горной местности — 3600 м. При использовании буровой установки БУ-50 Ар площадь земельных участков на равнинном и горном рельефе соответственно составляет НООО и 16 000 м. Для размещения жилых поселков в зависимости от численности работавших отвод необходимых земель может дополнительно достигать 7400 м. Под котлованы для сброса нефти и буровых сточных вод, отработанных растворов объемом 240 м³ на равнинной местности необходимо 3500 м², а 500 м3 — 4500 м². Под металлические емкости для сбора нефтепродуктов объемом 200 м³ необходимы участки площадью 3500 м³. энергетический буровой скважина экологический До завоза на строящуюся буровую площадку материалов и оборудования необходимо провести работы по снятию плодородного поверхностного слоя земли. Для сбора жидких отходов бурения и шлама строятся шламовые амбары, объем которых зависит от глубины и диаметра скважин. Для обеспечения буровой чистой водой в количестве 400 м3/сут и более необходимо бурение дополнительной скважины на воду, которая потом в виде сточных буровых вод попадает в амбар.

Сюда же могут поступать и притока нефти, отработанные отходы и шлам. Рассолы имеют минерализацию до 250 г/л, а их сливают в амбар. Таким образом, в амбарах скапливаются жидкие и твердые отходы бурения сложного состава, имеющие агрессивные компоненты, представляющие большую опасность для окружающей среды.

Залежи качественных бентонитовых глин имеются в Армении, Грузии, на Украине и других района за пределами России кроме того значительные расстояния затрудняют перевозку. В ряде районов страны приходится использовать местные комовые глины, которые требуют повышенного расхода химических реагентов. Обеспеченность буровых предприятий высококачественными глинопорошками и реагентами составляет около 50%, а некоторыми видами тампонажных цементов от 17,5 до 76,4%.

Качество цементирования определяет срок эксплуатации и эффективность охраны недр от загрязнения. Между тем, за исключением тампонажного портландцемента остальные виды специальных вяжущих выпускаются в недостаточном количестве.

Проведенный анализ состояния 420 нагнетательных и добывающих аварийных скважин в Сургутнефтегаз, Нижневартовскнефтегаз и Юганскнефтегаз показал, что за первый год эксплуатации от 60 до 80% скважин интенсивно обводняются за счет потери крепи, а за четыре года эксплуатации 68% нагнетательных скважин вышли из строя (140 скважин были ликвидированы). По данным Главтюменнефтегаза и Татнефти требуют ремонта минимум 12 — 15% общего фонда скважин.

При бурении глубоких скважин на нефть имеют место самые высокие экологические нагрузки на окружавшую среду и повсеместное загрязнение недр в связи с некачественной изоляцией пластов. Значительный вред окружающей среде наносят и все еще некачественные материалы и токсичные химические реагенты. Кроме того, из-за несовершенства и длительных сроков транспортировки и хранения такие материалы как цемент и химические реагенты теряют свои первоначальные свойства, что приводит к перерасходу материалов и затрате средств.

Одним из важнейших резервов повышения качества промывки и крепления скважин, снижения экологических нагрузок на окружающую среду является использование оптимального количества качественных материалов, которые для разведочных и эксплуатационных скважин соответственно составляют 25 и 30% от общих расходов на строительство скважин. Большое значение имеет обоснованный нормированный расход материала на этапах проектирования, планирования и оперативного управления процессом строительства скважин. В связи с этим разработаны алгоритмы и программы по оптимизации расхода материалов на промывку и методика по определению объемов отработанных буровых растворов при проводке скважин.

Учет потерь вяжущего и реагентов для цементирования скважин позволяет добиться их существенной экономии и повысить эффективность и качество работ по разобщению пластов.

Весьма эффективно применение универсальных буровых растворов, позволяющих при минимальных корректировках обеспечивать проводку различных интервалов бурения. Сведение до минимума расхода материалов для приготовления твердой фазы буровых растворов позволяет упростить задачу их утилизации.

Заслуживает внимания метод применения экологически безопасных буровых растворов на основе торфа и сапропелей, разработанный в Томском политехническом университете.

Стоимость 1 м бурения скважины с использованием для промывки торфяного раствора около 2 раз ниже по сравнению с глинистым. Если учесть, что для обезвреживания и утилизации токсичных отходов бурения требуются дополнительные затраты, то экономическая эффективность применения торфяных растворов будет значительно выше. Торфяные буровые растворы пригодны для проводки скважин в глинистых и карбонатных породах, отложениях соли, а также при вскрытии продуктивных пластов. Во многих случаях торфа могут заменить глины и мел, при этом получают растворы с малым содержанием твердой фазы и незначительным расходом щелочных и полимерных реагентов и ПАВ.

Следует указать, что поскольку концентрация твердой фазы торфяных растворов невелика (2−8%, то соответственно расход реагентов в два-три раза меньше, чем для обработки глинистых и меловых буровых растворов. На основе торфов получены эффективные и дешевые реагенты и модификаторы для глинистых растворов.

Торф является дешевым и широко распространенным органогенным сырьем и может быть использован как в естественном виде, так и в виде кусковой продукции многочисленных торфопредприятий. Особенно перспективно использование торфа вместо глин в труднодоступных районах Сибири и Крайнего Севера, поскольку стоимость глинопорошков составляет 35−40 $/т, а транспортные расходы на их доставку в Тюменскую область достигают 100 $/т.

Торфяные буровые растворы экологически безвредны, легко очищаются от шлама, после использования они могут применяться для рекультивации нарушенных земель как в виде растворов так и образовавшихся неиспользованных остатков торфа на скважинах.

На основе торфа и сапропелей получены тампонажные облегченные материалы для крепления скважин, имеющие высокую коррозионнуюустойчивость по отношению к пластовым водам. Кроме того, при их применении достигается экономия цемента.

Использование дешевого и широко распространенного органогенного сырья, обладающего высокой адсорбционной и ионообменной способностью, возможно и для очистки буровых сточных вод. Известно широкое использование торфа и сапропеля для увеличения плодородия малопродуктивных почв. Все это свидетельствует о необходимости широкомасштабного внедрения торфа и сапропеля для обезвреживания отходов бурения и рекультивации нарушенных земель.

Одно из рациональных решений проблемы предотвращения загрязнения окружающей среды — утилизация (повторное использование) буровых сточных вод и дисперсионной среды буровых растворов после осаждения твердой фазы.