Влияние буровых установок на окружающую среду

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследовательская работа по технической механике

«Влияние буровых установок на окружающую среду»

Выполнил

Куницын М.

Проверил:

Бондарь Ж.В.



План

Введение

1. Источники техногенного воздействия на окружающую среду при бурении

2. Проблемы охраны окружающей среды при освоении месторождений Севера

3. Защита окружающей среды при бурении скважин - Бурение нефтяных и газовых скважин

4. Новые технологии бурение в вечной мерзлоте больше не проблема



Введение

Нефтяная и газовая промышленность являются основными бюджетообразующими отраслями России. Перспективы развития топливно-энергетического комплекса тесно связаны с темпами ведения геологоразведочных и буровых работ на севере и востоке нашей страны. Эффективное решение этой важной народнохозяйственной проблемы во многом определяется качественными и экономическими показателями строительства скважин в районах со сложными горно-геологическими условиями.

Территория Крайнего Севера, где расположены крупнейшие месторождения углеводородного сырья, характеризуется рядом особенностей (прежде всего - уязвимость природных комплексов, низкая самоочищающая способность рек, в ряде случаев - дефицит запасов пресных подземных вод), которые делают охрану ресурсов поверхностных вод и их рациональное использование одним из важнейших направлений в природоохранной деятельности.

Исследование источников техногеннового воздействия и выявление проблем при реализации природоохранных мер позволит разработать оптимальные способы их предупреждения.



1. Источники техногенного воздействия на окружающую среду при бурении

Под источником нарушения и загрязнения понимаются технологические процессы, воздействующие на природную среду. Для выявления активного источника нарушения необходимо весь технологический процесс рассматривать как состоящий из отдельных операций. Задача состоит в том, чтобы в каждом технологическом процессе найти операции, которые приводят к данной форме нарушений. В зависимости от степени воздействия на окружающую среду (превышение норм ПДК при воздействии или влияния на среду без качественного изменения среды) выделяются нарушения и загрязнения окружающей природной среды. К нарушениям относятся геомеханические, гидродинамические, аэродинамические и биоморфологические виды изменений природной среды. Загрязнения природной среды подразделяются на литосферные, гидросферные, атмосферные и биологические (биоценотические).

Источником геомеханических нарушений являются следующие технологические процессы:

-снятие и складирование плодородного слоя земли при подготовке территории буровой;

-устройство насыпной площадки под буровую при кустовом строительстве скважин;

-устройство земляных котлованов (шламовых амбаров) для сбора и хранения производственно-технологических отходов бурения;

-сооружение технологических площадок под оборудование буровой;

-засыпка земляных шламовых амбаров при их ликвидации;

Источниками гидрологических и гидрогеологических нарушений (гидродинамических) являются технологические процессы, связанные с бурением скважин. Большинство гидрологических нарушений связано с подготовительными работами, но зачастую они приурочиваются к бурению верхних водоносных горизонтов геологического разреза.

Гидрогеологические нарушения связаны непосредственно с процессом углубления скважины и выражаются в поступлении в водоносные горизонты загрязнителей (поглощение буровых растворов) или водопроявлениях, что приводит к изменению гидрогеологического режима естественного функционирования водоносного комплекса.

Основными качественными характеристиками источников гидрогеологических нарушений являются

-подвижность или стационарность

-периодичность или постоянство действия

- месторасположение и т.д.

Источниками биоморфологических нарушений являются следующие процессы:

-расчистка территории под буровую площадку;

-снятие и складирование плодородного слоя почвы;

-сооружение буровой и прокладка технологических коммуникаций, необходимых для бурения скважины.

Качественные характеристики источников нарушений помогают создать общую ситуационную картину на территории буровой в пределах отводимого земельного участка и являются, наряду с количественными, важными компонентами оценки экологичности деятельности бурового предприятия. Процесс бурения и разработки нефтегазовых месторождений сопровождается применением материалов и хим. реагентов различной степени опасности, значительными объемами водопотребления и образования производственно-технологических отходов, представляющих определенную опасность для флоры и фауны.

Основными объектами загрязнения являются

-геологическая среда и гидро. (Они загрязняются в результате несовершенства и несоответствия отдельных технологических процессов требованиям охраны окружающей среды, а также из-за попадания в них материалов, нефтепродуктов, химреагентов и производственно-технологических отходов бурения, представленных буровыми сточными водами. Источники загрязнения при бурении скважин условно можно разделить на постоянные и временные.

К первым относятся:

-фильтрация и утечки жидких отходов бурения из накопительных котлованов, сооружаемых в минеральном грунте (шламовых амбаров).

Ко второй группе:

- поглощение бурового раствора при бурении

-выбросы пластового флюида на дневную поверхность;

-нарушение герметичности зацементированного заколонного пространства, приводящее к межпластовым перетокам и заколонным проявлениям

-затопление территории буровой вследствие паводка в период весеннего половодья или интенсивного таяния снегов и разлив при этом содержимого шламовых амбаров.

Техногенез нефтегазодобывающей системы.Нефтяное (газовое, нефтегазовое, газоконденсатное, нефтегазоконденсатное) месторождение - это сложная геотехническая система, где функционируют две взаимодействующие и обменивающиеся энергией, сырьем (ресурсами) и информацией подсистемы: природная и техническая. При освоении и разработке месторождений в технической подсистеме все ее составляющие (обустройство промысла, обвязка скважин, строительство внутри промысловой трубопроводной системы, сбор нефти и газа, промысловая подготовка сырья-продукции скважин, система ППД, да и ввод в эксплуатацию линий электропередач, связи, телемеханики, строительство дорог и сооружений и т.д.) не должны рассматриваться изолированно, т.к. все они в той или иной мере оказывают воздействие на окружающую среду. Следует конкретизировать источники и причины техногенеза, а они разнообразны и имеют весьма специфические особенности в зависимости от типа месторождения.

При разработке нефтяных месторождений источниками техногенеза являются:

- нарушение (размыв) обваловки кустовых площадок и отдельных скважин промысловых установок, резервуарных парков и пр.;

- строительство автодорог, линий электропередач и пр.;

- разгерметизация системы сбора и внутри промыслового транспорта нефти;

- сброс ливневых стоков, загрязненных нефтью при подземном и капитальном ремонте эксплуатационных скважин;

- нарушения (порывы) внутри промысловых коллекторов и трубопроводов;

- сброс подтоварных вод

В процессе бурения скважин и добычи нефти происходит и загрязнение атмосферы, основными источниками являются:

-выхлопы дизелей буровых установок;

- дегазаторы бурового раствора;

- емкости для хранения сыпучих материалов;

- шламовые амбары;

- циркуляционные системы.

Методика расчета выбросов от работающих двигателей буровых установок и дегазаторов:

1) Временная рекомендация по расчету выбросов стационарных дизельных установок

2) Инструкция по инвентаризации источников выбросов вредных веществ в атмосферу предприятиями Министерства нефтяной и газовой промышленности

3) Методические указания по расчету выброса вредных веществ автомобильным транспортом.

2. Проблемы охраны окружающей среды при освоении месторождений Севера

Проблемы реализации природоохранных мер

На всех этапах освоения месторождений проявляются следующие отрицательные воздействия на окружающую природную среду:

- при бурении скважин: выбросы в атмосферу при продувках и разгерметизации оборудования, открытое аварийное фонтанирование, отходящие газы от силовых приводов и передвижных источников загрязнения; отводимые на рельеф пластовые воды, отработанный буровой раствор в амбаре, стоки с обмыва вибросит, отработанная буферная жидкость, стоки с опрессовки бурового инструмента и обсадочных труб, стоки с промывки цементировочных агрегатов, стоки с питания вакуумных насосов, хозяйственно-бытовые стоки, твердые отходы вышкомонтажных и буровых работ; техногенный бурение природоохранный месторождение

- при строительстве необходимых объектов и сооружений: площади временного и постоянного отчуждения земель, выбросы от стационарных теплоэнергетических объектов, от временных поселков строителей, трубосварочных баз и передвижных установок, выбросы газа при пневматическом испытании трубопроводов, сбросы воды при гидравлических испытаниях в амбары-отстойники и на рельеф, твёрдые строительные и буровые отходы, промстоки и отходы промышленной и селитебной (в пределах СЗЗ) зон;

- при добыче углеводородов: кусты эксплуатационных скважин (выбросы в атмосферу при плановых продувках и разгерметизации устьевого оборудования), продуктопроводы с ингибиторами, установки комплексной подготовки газа (УГПГ), выбросы в атмосферу от продувочных свечей, от печей регенерации ДЭГ, цехов компримирования газа, от факельного хозяйства объектов энерго- и теплоснабжения; сброс хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, в том числе в канализационные очистные сооружения, в поглощающие скважины, в поверхностные водные объекты и на рельеф.

На территории Полуострова Ямал не решается проблема защиты почвенно-растительного покрова вечной мерзлоты для предотвращения деградации тундрового ландшафта.

При освоении месторождений Ямала предусматривается реализация комплекса мероприятий по защите окружающей среды, предотвращению и минимизации возможного воздействия на экосистему в процессе проведения строительных работ и эксплуатации, в частности:

- разработку специальных щадящих режимов освоения территорий;

- применение технических решений, позволяющих уменьшить площадь изымаемых из оборота земель, а также их техническая и биологическая рекультивация;

- организация беспрепятственной миграции стад северных оленей с помощью специальных переходов через линейные коммуникации.
Важным моментом при освоении Ямала является гармоничное сочетание развития индустрии на полуострове и бережного отношения к традиционному укладу жизни коренных малочисленных народов, для чего предусмотрено:

- охрана мест традиционного хозяйствования, археологических и культурных памятников коренного населения;

- использование современных технологий обустройства и эксплуатации нефтегазовых месторождений, позволяющих минимизировать экологические риски и ущерб хозяйственной деятельности тундрового населения, ведущего кочевой образ жизни;

- рекультивация земель, нарушенных при проведении нефтегазоразведочных работ в 80-е годы ХХ века с целью увеличения площадей кормовых ресурсов оленеводства



3. Защита окружающей среды при бурении скважин - Бурение нефтяных и газовых 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. 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. В процессе бурения скважин необходимо прогнозировать и предусматривать реализацию комплексных технологических мер по предотвращению возможных осложнений и аварий, особое внимание уделяя межпластовой изоляции, заканчиванию и ликвидации скважин и амбаров после окончания буровых работ, а также организации систематических наблюдений за состоянием окружающей среды после рекультивации нарушенных земель.

Классификация источников загрязнения природной среды:

- совершенствование экологически безопасной техники и технологии бурения скважин различного назначения»

- проектирование и обязательное выполнение всех мероприятии по защите окружающей среды в процессе бурения и крепления скважин;

- разработка и применение новых экологически безопасных материалов и химических реагентов для приготовления буровых и тампонажных растворов и совершенствование их рецептуры;

- разработка нормативных документов с научно обоснованными методами расчета расходов материалов для проведения буровых работ, общего объема используемых буровых и тампонажных растворов, жидких и твердых отходов бурения;

- совершенствование конструкций и технологии строительства емкостей и отстойников для хранения отходов бурения;

- разработка методов обезвреживания отходов бурения, их утилизации и переработки по безотходной технологии;

- совершенствование методов контроля за качеством исходных материалов, отходов бурения, состоянием окружающей среды.

Комплекс природоохранных мероприятий при строительстве скважин

К природоохранным мероприятиям относятся:

- профилактические меры по предупреждению нарушений природной среды;

- сбор, очистка, обезвреживание, утилизация и захоронение отходов строительства скважин;

- охрана атмосферного воздуха;

- рекультивация земель;

- ликвидация и консервация скважин;

- контроль за состоянием ОПС.

Система контроля за состоянием ОПС включает в себя:

- контроль на поверхностных водоемах;

- контроль за состоянием подземных вод;

- контроль за состоянием хозпитьевого водоснабжения;

- контроль за состоянием почв в районах строительства скважин;

- контроль за объемом и рациональным использованием природных вод;

- контроль за степенью очистки сточных вод;

- контроль за ходом и результатами обезвреживания БШ, ОБР.

Профилактические меры по предупреждению нарушений природной среды должны иметь инженерные обоснования, обеспечивающие предупреждение (исключение) нарушений природной среды.

Загрязнение ОПС при строительстве скважин может быть снижено в результате:

- разработки и применения нетоксичных хим. реагентов и систем буровых растворов;

- снижения объемов (исключения) применения нефти для обработки растворов в качестве профилактической противоприхватной добавки и замены ее не токсичными смазками (ГКЖ, спринт и т.д.);

- применения ингибированных буровых растворов, уменьшающих объемы наработки отходов бурения;

- разработки новых рецептур буровых растворов , снижающих степень токсичности для объктов ОПС каждого компонента и системы в целом.

Сбор, накопление и хранение отходов строительства скважин

Для предупреждения попадания в почву, поверхностные и подземные воды отходов буренияи испытания скважин скважин, хозбытовых стоков, загрязненных ливневых стоков с участкабуровой организуется система накопления и хранения отходов бурения

Инженерной канализации стоков, включающая:

- строительство обваловки, ограждающей отведенный участок от попадания на него склонового поверхностного стока;

- формирование путем соответствующей планировки технологических площадок, их гидроизоляцию и установку лотков для транспортировки стоков к узлу сбора;

- строительство накопительных амбаров, обеспечивающих раздельный сбор отходов бурения и продуктов испытания скважин по их видам;

- оборудование замкнутой системы водоснабжения с использованием металлических емкостей , а также контейнеров для сбора и вывоза шлама при безамбарном способе бурения;

- обвалование по контуру отводимого участка, где существует угроза затопления паводковыми или нагонными водами.

Гидроизоляция технологических площадок осуществляется в зависимости от наличия материалов и технико-экономических условий одним из вариантов:

- металлическими листами;

- синтетической пленкой;

- гидроизоляционными композициями (на основе глины, извести, цемента, полимерных материалов);

- железобетонными плитами;

- деревянными щитами.

Гидроизоляционные материалы наносятся на предварительно спланированные площадки с уклоном 8-10 градусов от центра к периферии, по контуру которых устанавливаются железобетонные или металлические лотки для транспортировки стоков к узлу сбора. При невозможности организовать бурение без применения шламовых амбаров для сбора и хранения, образующихся в процессе бурения производственно-технологических отходов, на территории буровой должны сооружаться земляные амбары трех видов:

- для сбора бурового шлама (БШ) и отработанного бурового раствора (ОБР);

- для сбора буровых сточных вод (БСВ) и их отстоя после очистки;

- на выкидах превентора.

Для организованного сброса ОБР и БШ из циркуляционной системы (ЦС) буровой установки в ША, а также при очистке емкостей необходимо сбросные люки емкостей ЦС обвязывать в единый дренажный коллектор.

Очистка, утилизация и обезвреживание отходов бурения

Очистка БСВ может осуществляться известными методами, наиболее эффективными из которых являются:

- физико-химические (реагентная коагуляция, электрокоагуляция);

- механические (отстой, фильтрование, центрифугирование).

4. Новые технологии бурение в вечной мерзлоте больше не проблема

В настоящее время основная часть новых месторождений нефти и газа разрабатывается в северных широтах на вечной мерзлоте. Освоение месторождений в таких условиях приводит к значительному повышению капитальных затрат, связанных с необходимостью предотвращения растепления многолетнемерзлых пород.В случае слишком близкого расположения устьев скважин друг к другу, при эксплуатации происходит активное растепление окружающих пород, в результате чего возникают их просадки, обвалы, которые могут приводить к ряду осложнений и даже аварий в процессе бурения и эксплуатации скважин. Например, в результате образования протяженных каверн конструкция скважины может потерять продольную устойчивость и деформироваться.Поэтому месторождения нефти и газа в северных широтах обустраиваются с достаточно большим расстоянием между устьями скважин. Например, на Заполярном и Ямбургском газовых месторождениях расстояние между кустовыми скважинам составляет 40 м. А ведь увеличение расстояния между устьями ведет к значительному увеличению капитальных затрат, в первую очередь на отсыпку грунтов. Толщина отсыпки традиционно составляет 1-2 метра. А учитывая то, что основная доля осваиваемых месторождений разрабатывается в удаленных и труднодоступных регионах, с учетом транспортировки песок на отсыпку становится, что называется, золотым.

Эта проблема может быть решена путем применения при бурении скважины термоизолирующего направления обсадной трубы производства ЗАО «Сибпромкомплект» (г. Тюмень). Сближение устьев скважин значительно уменьшает расходы на отсыпку кустовых площадок из-за существенного уменьшения размеров самой площадки. За рубежом при разработке месторождений в зоне вечной мерзлоты, применяют технологии, позволяющие максимально уменьшить размеры кустовых площадок. Например, при бурении месторождений на Аляске, расстояние между устьями составляло 9-15 м (сравните с 40 метрами в Ямбурге!). Там использовались теплоизолированные конструкции нефтяных скважин, предотвращающие интенсивное оттаивание многолетнемерзлых пород вокруг кустовых скважин и обеспечивающие эффективные тепловые режимы их эксплуатации. Термоизолирующее направление обсадной трубы, другими словами, термокейс - запатентованная (патент №74415) технология тюменского завода «Сибпромкомплект» - одного из ведущих российских производителей трубопроводов в заводской изоляции.

Колонна изготавливается из стальных труб диаметром Ш530 и 820 мм (возможно изготовление других размеров) по технологи «труба в трубе» с заливкой межтрубного пространства теплоизолирующим материалом - пенополиуретаном (ППУ).Конструкция длиной 24 м. состоит из двух секций - верхней и нижней, соединяемых при помощи фланцев или сварным швом. Нижний элемент снабжен крепежом для временного крепления опорных деталей, упирающихся в устье скважины при установке колонны. Место соединения элементов теплоизолируется пенополиуретановыми скорлупами, далее устанавливается стальная обечайка и стягивается хомутами. После завершения монтажа опорные детали снимаются, и колонна устанавливается в рабочее положение. Пространство между колонной и скважиной заполняется цементным раствором. Рекомендуется при неглубоких слоях многолетнемерзлых грунтов - до 30 м. Температура применения - до -60°С.

Главные достоинства применения термокейсов:

· Снижение затрат на отсыпку грунтов и уменьшение размера кустовой площадки вследствие сокращения допустимого расстояния между устьями. В частности, если сравнивать термокейсы со стандартными нетеплоизолированными направлениями, применение разработки тюменского завода позволяет снизить это расстояние с 18 до 10 метров при одинаковых условиях. Согласно проектным расчетам, экономия только на отсыпке грунтов приводит к общей экономии на обустройстве кустовой площадки в 10%.* (по конкретному проекту 2013 г.)

· Предотвращение порчи насосного оборудования вследствие растепления многолетнемерзлых грунтов.

· Уменьшение размера кустовой площадки уменьшает площадь негативного воздействия на окружающую природу.

· Обеспечение защиты окружающей среды в районе расположения скважин.

Размещено на Allbest.ru