Экологическая безопасность использования буровых растворов

г. Уфа

Аннотация

Статья посвящена обзору проблем экологической и промышленной безопасности при приготовлении, использовании и утилизации буровых растворов. Особое внимание уделено факторам опасности наиболее популярных эмульсионных буровых растворов на неводной основе. Рассмотрены различные методы деэмульгирования отработанных буровых растворов, а также новейшие подходы по их безопасной утилизации. Кратко освещены нерешенные проблемы экологической безопасности при использовании буровых растворов на неводной основе.

Ключевые слова: буровой раствор, химические реагенты, экологическая безопасность, деэмульгирование, рекуперация, рециклинг.

Abstract

The article is devoted to the review of the problems of environmental and industrial safety in the preparation, use and disposal of drilling fluids. Particular attention is paid to the hazardfactors of the most popular emulsion drilling fluids on a non-aqueous basis. Various methods of demulsification of spent drilling fluids, as well as the latest approaches for their safe disposal are considered. The unsolved problems of environmental safety when using drilling fluids on a non - aqueous basis are briefly highlighted.

Key words: drilling mud, chemical reagents, environmental safety, demulsification, recovery, recycling.

Основная часть

В настоящее время при строительстве скважин уделяется большое внимание техногенной безопасности применения буровых растворов и вопросам их дальнейшей утилизации. Вместе с тем, по причине усложнения технологии добычи, горно-геологических условий, влиянию факторов температуры и пластового давления возрастают эксплуатационные требования к буровым растворам (особенно не неводной основе, эмульсионного типа), что приводит к неминуемому усложнению их химических составов. Использование разнообразных составов химических реагентов, образующих высокотоксичные отходы, приводит к неблагоприятным экологическим последствиям: загрязнению подземных и поверхностных вод, почвы, горных пород. Вопросы влияния химического состава используемых в буровых растворах реагентов на обеспечение экологической и промышленной безопасности нарастают.

С целью соблюдения безопасности при подготовке бурового раствора обязательно соблюдение разработанных требований, представленных в Приказе Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 декабря 2020 г. №2 534 «Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Следует обращать особое внимание на требования, предъявляемые при приготовлении и очистке бурового раствора, выполняемые в процессе промывки скважин.

Несмотря на широкое разнообразие видов буровых растворов и множества производителей, предлагающих инновационные решения, все чаще находят применение растворы на неводной основе, особенно с дисперсионной средой инвертно-эмульсионного типа. Это объяснимо их технологическими преимуществами: «поддержание естественных фильтрационно-емкостных свойства продуктивных пластов, использование в технологиях глушения, освоения и вторичного вскрытия скважин (предотвращение набухания и диспергирования пород пласта, сложенных глинистыми минералами)» [2, с. 41].

Степень экологичности и промышленной безопасности технологических жидкостей на неводной основе, как отмечает И.Л. Некрасова, можно оценивать по следующим показателям: «токсическое воздействие на экосистемы, способность к деградации в природной среде до безопасных продуктов под воздействием деятельности микроорганизмов, показатели промышленной санитарии и пожаробезопасности» [4, с. 43].

Несмотря на преимущества применения эмульсионных буровых растворов на неводной основе, которые позволяют достичь значительных преимуществ в виде снижения трения (как между стенкой скважины и металлом, так и между металлическими частями бурового оборудования и механизмов), вместе с тем они продолжают представлять существенную экологическую опасность окружающей среде. Это связано как с углеводородным составом входящих в буровой раствор фракций (нефть, газоконденсаты, керосин, газойль, дизельное топливо), так и с добавлением разнообразных химических компонентов, являющихся высокотоксичными веществами. Надо учитывать, как отмечает Д.Я. Вишняков, что «по степени вредного влияния на экосистемы нефть и нефтепродукты занимают второе место после радиоактивного загрязнения» [3, с. 44].

В этой связи вместо них возможно применение высокоингибированных растворов на водной основе. Однако, если вопросы деэмульгирования промывочных жидкостей на водной основе получили достаточно широкое освещение в проведенных научных исследованиях, то вопросам снижение опасности отработанных эмульсионных буровых растворов на неводной основе посвящено намного меньше работ.

Рисунок 2. Методы разрушения эмульсионных систем

экологический буровой раствор деэмульгирование

В последнее время во всем мире возрастают требования экологической и промышленной безопасности, в том числе в нефтяной отрасли, при приготовлении, использовании и утилизации буровых растворов в частности. Это способствует появлению новых научных разработок экологически и пожаромалоопасных технологических жидкостей, в том числе эмульсионных растворов на неводной основе. А именно предложены несколько направлений по использованию в качестве основы инвертных эмульсий таких продуктов как:

- Д.А. Галян предлагает использовать «очищенные и менее токсичные минеральные масла, в составе которых отсутствуют высокие концентрации токсичных для биоты моно- и полиароматических углеводородов» [5, с. 48];