Для контроля за содержанием вредных химических веществ в воздухе и других средах пользуются величинами предельно допустимых концентраций (ПДК) и временно допустимых концентраций (ВПК). Наряду с этим величинами устанавливаются разовые ПДК (за 30 мин) и среднесуточные ПДК (за 24 ч).

Большую опасность вызывает повышение концентрации окиси углерода в воздухе, предельно допустимая концентрация которой составляет всего 20 мг/м3. Уже при концентрации 600 мг/м3 отмечается легкое отравление, а при 3600 мг/м3 наступает смерть спустя 1-5 мин. При общем содержании в воздухе 4-5% двуокиси углерода имеет место раздражающее действие на органы дыхания, а при содержании 10% наступает отравление.

Вредное влияние на организм человека оказывают соединения серы. При концентрации сероводорода 140-150 мг/м3 и действии в течение нескольких часов наблюдается раздражение слизистой оболочки, а при 1000 мг/м3 наступает отравление, при концентрации двуокиси серы 1,8-52 мг/м3 отмечается хроническое отравление растительности, а при 260 мг/м3 погибают хвойные деревья.

Необходимо контролировать содержание в воздушной среде соединений азота. Содержание двуокиси азота в природном газе может колебаться в пределах 1-ВД(. ЛДК двуокиси азота составляет 2 мг/м3 а при более высоких концентрациях возможно поражение центральной нервной системы. Значительно возрастает токсичность смесей окиси углерода и сернистого ангидрида. Во влажном воздухе под действием солнечной радиации образуются сернистая, серная и азотная кислоты, что усиливает опасность для окружающей среды.

Следует отметить, что максимальные разовые ПДК вредных веществ в воздухе для растений значительно ниже, чем для человека: для сернистого ангидрида - 0,02 мг/м3, окиси азота - 0,05 мг/м3, аммиака - 0,1 мг/м3, тумана серной кислоты -0,1 мг/м3.

В результате неполного сгорания нефти и нефтепродуктов образуются углеводороды. Из токсичных углеводородов следует отметить бутан и пентан, а также некоторые циклические углеводороды, обладающие концерогенными и мутагенными свойствами. ПДК предельных алифатических углеводородов в атмосфере составляет 300 мг/м3. Существенное загрязнение воздушного бассейна вызывает нефтяной газ, при старании которого в факелах имеет место угнетение растительности и нарушение фонового растительного покрова на расстоянии 4 км. Необходимо отметить высокую миграционную способность токсичных газообразных веществ максимальной миграционной способностью (до 15 км) обладают углеводороды и алканы, сероводород (5-10 км), окислы азота и сернистый газ (1-3 км).

Изучение интенсивности загрязнения воздушное среды на буровой показало, что снежный покров является хорошим накопителем веществ, загрязняющих атмосферу вокруг буровой. В период снеготаяния отмечается загрязнение верхнего слоя почв токсичными веществами, накопленными в снежном покрове. Химический анализ снеговой воды, отобранной после сезона работы буровой, показал, что имело место загрязнение нитратами, соединениями кальция, кадмия и свинца, а также наблюдалось увеличение содержания взвешенных веществ. Радиус влияния деятельности одной буровой на атмосферный воздух и почву прослеживался более чем на 2 км. Общее количество загрязняющих веществ за сезон работы составляет 2,4 т/км3. Поскольку питание тундровых вод происходит за счет таяния снега и атмосферных осадков, во всех озерах, расположенных вокруг буровой, были обнаружены кадмий и свинец, а в отдельных пробах и цинк, кроме того наблюдается загрязнение почвы токсичными веществами.

14.2 СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

В результате промышленного и сельскохозяйственного производства и выполнения большого объема бурения разведочных и эксплуатационных скважин грунтовые и подземные воды, а также поверхностные водоемы подвергаются интенсивному загрязнению. В отдельных регионах страны за счет бурного развития химической и нефтехимической промышленности, интенсивного применения удобрений и пестицидов происходит отравление загрязняющими веществами грунтовых и подземных вод. Отсутствие обсадных труб приводит к тому, что после проводки скважин почти в 96% случаев отмечается некачественное разобщение пластов ж не обеспечивается надежная межпластовая изоляция, в связи с чем целые регионы страны уже лишились питьевой воды. Поэтому проблема охраны водных ресурсов при разведке недр и проведении горных работ имеет первостепенное значение.

Для определения степени загрязненности пресных вод устанавливаются три основных критерия вредности токсичных веществ: это влияние на санитарный режим' водоемов» на органолептические свойства вод и на здоровье населения.

Целью санитарного режима водоемов является предупреждение нарушения естественных процессов самоочищения водоемов от токсичных примесей. Для этого определяется интенсивность биохимического потребления кислорода (ВПК), скорость течения процессов минерализации, кинетика процесса развития и отмирания микрофлоры и фауны.

Для определения степени опасности растворенных веществ необходимо определить их фактическую концентрацию и сравнить с нормируемыми справочными данными по таким показателям как предельно допустимая концентрация ПДК (мг/л или мг/м3);летальная доза химических веществ ЛД50 (мг/кг веса) и летальная концентрация вещества ЛК50 (мг/мл), вызывающие при их введении в организм гибель 50% под опытных животных; коэффициент возможного ингаляционного отравления КВИО. который представляет собой отношение концентрации вещества в воздухе при 20°С к ЛК50. Нормативные показатели и методы испытания токсичных веществ регламентированы в соответствующих ГОСТах.

При бурении скважин различного назначения образуются большие объемы буровых стоков, содержащих вредные вещества и представляющих угрозу загрязнения грунтовых, подземных и поверхностных вод. Основным источником загрязнения недр являются буровые растворы, обработанные химическими реагентами, нефте- и инертноэмульсионяые составы на углеводородной основе.

На загрязнение поверхностных и подземных вод большое влияние оказывают попутные воды, извлекаемые совместно с газом и нефтью из продуктивного пласта. Их ежегодные объемы в целом по стране достигают 1 млрд.м3. Кроме поливалентных солей металлов в состав попутных вод входят токсичные элементы (бром, бор, стронций и др.), а также органические вещества - фенолы, эфиры, бензол, нафтеновые кислоты и другие нефтепродукты и механические примеси. Максимальное количество ароматических углеводородов может достигать 1,0 - 1,5 г/л.

ЛДК многосернистой нефти в водоемах составляет 0,1 мг/л, а для остальных нефтей - 0,3 мг/л. Для водоемов рыбохозяйственного водопользования ПДК растворенных и эмульгированных нефтей и нефтепродуктов установлены на уровне 0,05 мг/л, а для морских водоемов - 0,01 мг/л. Самоочищение от нефтепродуктов зависит от природных условий: в средней климатической зоне самоочищение рек происходит на участке 200-300 км, на Крайнем Севере длина участка увеличивается до 1500-2000 км.

Использование ПАВ в разведке и добыче нефти приводит к ускорению процесса бурения, увеличению нефтеотдачи пластов, очистке ствола скважины. ПАВ представляют собой сложные органические соединения с ассиметричной молекулярной структурой, содержащей в молекулах углеводородный радикал и активные функциональные группы: кислородсодержащие (эфирные, карбоксильные, гидроксильные, карбонильные) и азот-, серо-, фосфор-, серофосфорсодержащие группы. Наличие дифильной структуры ПАВ обусловливает их высокую, адсорбционную активность. Многие ПАВ обладают диспергирующей, эмульгирующей и пенообразующей способностью. Наряду с положительными факторами ПАВ имеют и недостатки - они легко проникают в водоемы, грунтовые и подземные воды, увеличивают степень загрязнения окружающей среды. Следует отметать способность ПАВ легко увлекать за собой жидкие и твердые загрязнения в смеси с другими веществами, значительно увеличивая токсичность, губительно воздействуют на живые организмы и повышают степень поражения окружающей среды.

Тая, при содержании ПАВ выше 0,5 мг/л увеличивается количество эмульгированной нефти. ПАВ легко поглощается флорой и фауной. При концентрации 1 мг/л происходит гибель планктона, а 5 мг/л - замор рыб. ПДК для анионактивных ПАВ достигают 0,5 мг/л, а для неионогенных - 0,1 мг/л.

Серьезную опасность для сохранения водных ресурсов вызывают буровые растворы, содержащие химические реагенты, а также нефтеэмульсионные и инвертноэмульсионные составы. Загрязнение природных вод может происходить в результате перелива и выбросов из бурящихся скважин, сброса отработанных буровых растворов в овраги. Для оценки степени загрязнения водных сред используются обобщенные показатели: содержание взвешенных веществ (ВВ), количество нефти и нефтепродуктов (НП), органических примесей (по величине ХПК), количество растворенных веществ по сухому остатку (СО).

Органические реагенты по степени химического потребления кислорода (ХПК) разделяются на три основные группы: наиболее токсичные - нефть и нефтепродукты, фенолы эстонских сланцев и лесохимические (ХПК от 300 до 1500 мг/л), средней токсичности - ФХЛС, окзил, гипан высокомолекулярные жирные кислоты (ХПК 120-150 мг/л) в малой токсичности: метас, КМЦ, порошкообразный углещелочной реагент и др. (ХПК 30-90 мг/л).

Предельно допустимые концентрации химических реагентов

Таблица 4

Класс токсичности	Вещество	ПДК, мг/м3	ППК, кг/м3
I	Хроматы и бихроматы	0,01	-
2	Щелочи едкие	0,5	-
3	Масла минеральные	5,0	-
3	Сульфонол	3.0	-
3	Сода кальцинированная	2,0	-
4	Барит	6,0	-
4	Окись алюминия	2,0	-
4	Известняк, доломит	6,0	-
4	Кремнийсодержащие глины	4,0	-
4	Силикатная пыль (цемент, асбест)	6.0	-
I	Фенолы эстонских сланцев	1.5.	-
I	КССБ	-	0.30
2	Гипан	-	0.14
2	ФХЛС	-	0,13
2	Высшие жирные спирты	-	0,12
3	Крахмал	-	0,08
3	КМЦ	-	0,06
3	Метас	-	0,06
3	УЩР	-	0,30

По стойкости и долговечности пребывания в окружающей среде зягрязняющие вещества подразделяются на стойкие (детергенты, инсектициды), среднестойкие (нефть и нефтепродукты), малостойкие (хлорофос, жиры) и нестойкие (углеводы, белки). Буровые сточные воды (БСВ), образующиеся в процессе бурения скважин, должны обезвреживаться до санитарных норм и только после этого сбрасываться в водоемы или в специально отведенные места на поверхности.

14.3 ЗАЗРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ОТХОДАМИ БУРЕНИЯ

В процессе сооружения скважин при прокладке временных подъездных путей, строительстве отстойников, различных емкостей, земляных амбаров и т.п. нарушается поверхностный слой плодородных земель, растительный и лесной покров. При перемещении буровых вышек в не разобранном виде мощными тракторами перепахивается слой почвы и сдирается растительность на всем пути следования. Так, при транспортировке не разобранной вышки на расстояние 15 км на площади до 10 га гибнет растительность, появляются пески и т.п.

Наибольшее загрязнение почв вызывают химические реагенты, ПАВ и нефтепродукты, а также концентрированные растворы солей. При наличии эмульгаторов (сульфанола, дисольвана и др.) нефтяные компоненты равномерно распределяются по всему объему бурового раствора. В процессе бурения нефтепродукты и ПАВ адсорбируются на стенках скважины, а также частицах выбуренной породы. Образующийся буровой шлам содержит частицы глины (до 10-30 мас %) выбуренной породы, химические реагенты, нефть и другие компоненты. Вместе со шламом сбрасывается 2-4 т нефти на 1000 м проходки нефтяных скважин.

Серьезную опасность загрязнения почв и водоносных горизонтов представляют аварийные разливы жидких продуктов. Даже при наличии обваловок вокруг скважины, жидкие отходы бурения с вредными компонентами способны фильтроваться через обваловку и грунт и, попахав в ливневые. грунтовые и подземные воды распространяются на значительные расстояния.

Наиболее стойкое загрязнение почвенных покровов происходит при воздействии нефти и нефтепродуктов, в этом случае отмечены существенные изменения физико-химических, морфологических и агрохимических свойств почв. Среднее содержание нефти в почве на территории буровой изменяется в пределах от 3 до 16 г на 100 г почвы. Нефть, особенно в присутствии ПАВ обладает высокой миграционной способностью в горизонтальном и вертикальном направлениях. В процессе загрязнения почв нефтепродуктами происходит нарушение воздушного режима и водных свойств почв. При закупоривании капилляров почв нефтью и жидкими отходами бурения нарушается аэрация и создаются анаэробные условия в почвенных процессах. В результате воздействия на почвенный покров нефтепродуктов отмечается изменение населяющих почву живых микроорганизмов: снижается численность целлюлозоразлагакщих микроорганизмов и бактерий, усваивающих соединения азота. Происходит угнетение окислительно-восстановительных ферментативных процессов, что в конечном счете снижает биологическую активность и плодородие почв. Буровые отходы и сточные воды в большинстве случаев имеют щелочную реакцию, в результате чего образуются легкорастворимые гуматы, которые вымываются из поверхностного слоя почв, снижая общее содержание гумуса. Вредное влияние нефти и нефтепродуктов отмечено для многих видов почв, а процессы самоочищения протекают медленно. Особенно заторможены процессы разложения нефтепродуктов на лугово-черноземных мерзлых почвах и дерново-подзолистых почвах тайги.

Отрицательное воздействие на плодородие почв оказывают химические реагенты и минеральные соли, содержащиеся в жидких отходах бурения. Постепенно накапливаются в поверхностном слое почвы ионы тяжелых металлов: количество меди, цинка и марганца возрастает в 1,5-4 раза. Минерализованные сточные буровые воды вызывают сульфатно-хлоридное засоление почв. Загрязнение почв минерализованными нефтесодержащими жидкими отходами влияет на реакцию среды в течение 10 лет, а повышенное содержание натрия отмечено через 18 лет. Под влиянием химических реагентов, содержащихся в буровых растворах, резко меняется биологическая активность прежде всего тундровой почвы. Так, при воздействии хромпика (0,01-0,1%) активность фермента катализы уменьшилась на 27-43, дизельного топлива на 40%, нитролигнина (концентрация 2%) на 20%, каустической соды (1,5%) на 53%. Особую опасность вызывают жидкие сильноминерализованные отходы бурения, в которых на долю токсичных солей приходится 50-58% всей суммы солей. По составу солей отходы относятся к хлоридно-сульфатно-магниево-натриевым загрязнителям.

В случае ненадежного захоронения отходов бурения образуются долговременные очаги вторичного загрязнения окружающей среды в местах бурения. На площадках, загрязненных нефтью и рассолами, отмечался угнетенный характер растительности или ее отсутствие. Даже через 10 лет на рекультивированных площадках наблюдалось угнетение и гибель сельскохозяйственных культур. На местах амбаров в понижениях образуются скопления загрязненной воды. На площадках нефтяных скважин установлено загрязнение подземных и поверхностных вод и грунтов нефтепродуктами, химическими реагентами и высокоминерализованными рассолами. При этом загрязнения прослеживаются по площади и глубине в течение 10-15 лет.

Следует отметить, что после окончания буровых работ не всегда проводится захоронение шламовых амбаров. Так, только по МИННЕФТЕПРОМУ процент не ликвидированных амбаров составляет 16-24%.

При разливах высокоминерализованных пластовых вод происходит засоление верхнего слоя почв, нарушение микроэлементного состава, что приводит к гибели растительности. При неблагоприятных климатических и географических условиях процесс восстановления первоначального растительного покрова загрязненной почвы исчисляется десятками лет.

Кроме химического загрязнения почв, большой вред плодородным землям наносится при проведении таких работ как простое устройство канав, траншей и шурфов, что приводит к значительным перемещениям грунтов. Хотя углубления могут быть впоследствии ликвидированы засыпкой, все же часть экскавированных пород остается на поверхности, причем их послойное расположение нарушается.

При проведении открытых разведочных работ ежегодные объемы перемещаемых пород достигают 20 млн.м3, площадь нарушенных земель составляет 6000 га.

Проведение разведочных работ путем взрыва на выброс характеризуется значительными масштабами нарушения поверхности разбрасыванием пород в больших объемах на десятки метров. Механическое воздействие взрыва наиболее сильно проявляется закрытии трещин и сокращении общего перового пространства, что приводит к ухудшению фильтрационных свойств пород в зоне сжатия, а также сказывается на сохранности в качестве поверхностных и подземных вод. При сейсморазведке, проводимой с помощью взрывов, отмечается нарушение почвенного и растительного покрова с образованием деформированной скважины в воронки, что представляет серьезную опасность и поэтому требует своевременной ликвидации.

Во многих случаях после завершения разведочных работ проводится добыча жидких и твердых полезных ископаемых, что приводит к более значительным нарушениям плодородных земель. Таким образом после сооружения разведочных и эксплуатационных скважин и открытой разработки месторождений полезных ископаемых в обязательном порядке требуется своевременная и качественная рекультивация нарушенных земель с целью восстановления их плодородия.

14.4 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 16000 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.

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 м3сут 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.

геологоразведочных работ на нефть и газ в различных районах страны, прежде всего в Западной Сибири и районах Крайнего Севера.

Таблица 5

Реагенты	Потребность на 1998 г., тыс.т	Объем отечественного производства, тыс.т	Импортировано в 1998 г., тыс.т	Общая обеспеченность, %
КССБ-2	44,0	44,0	-	100
КССБ-4	1,8	1,8	-	100
ФХЛС	20,6	12,0	-	60
КМЦ	18,3	6,7	7,0	60
Полиакрилаты натрия	5,5-7,5	0,3	1,7	25-30
ПАА	1,8	-	0,9	50
КМЦ	1.0	-	0,56	55
ОЭЦ	3,0	-	0,44	23
Лигносил	12,0	Практически не производятся и не закупаются
Акриловый понизитель вязкости	2,0

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 во ВНИИКРнефти 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 во ВНИИКРНефти 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.

Выбор рецептур растворов для бурения отдельных интервалов глубоких скважин в сложных горно-геологических условиях представляет наибольшую трудность, поэтому 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.

В буровых организациях страны все шире используются буровые растворы с малым содержанием твердой фазы (полимерглинистые, полимерные растворы, растворы с конденсированной твердой фазой и др.). Это позволяет снизить расход глин, увеличить механическую скорость бурения, улучшить технико-экономические показатели буровых работ.

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

Для приготовления бурового раствора из торфа используются соду, КССБ, КМЦ и другие недефицитные и экологически безвредные вещества. Буровой раствор отличался стабильностью свойств, легко очищался от шлама.

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.

Отличительной особенностью торфяных буровых растворов является их хорошая совместимость с глинистыми, карбонатными и минерализованными растворами, а также со всеми полимерными добавками. Плотность раствора можно регулировать, подбирая соответствующий генетический тип сапропеля: органические сапропеля и торфосапропели позволяют получать буровые растворы плотностью 1,01-1,03 г/см3, кремнеземистые и смешанные сапропели 1,04-1,06 г/см3, карбонатные - 1,07-1,12 г/см3. В случае необходимости они могут дополнительно утяжеляться мелом и баритом.

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 стсимость глинопорошков составляет 35-40 $/т, а транспортные расходы на их доставку в Тюменскую область достигают 100 $/т.

Разработаны составы буровых растворов на основе торфа для проводки скважин в многолетнемерзлых породах, глинистых отложениях и вскрытия продуктивных пластов. Высокими технологическими и реологическими свойствами обладают полимер торфяные растворы при незначительном расходе высокомолекулярных соединений и ПАВ, пригодные для бурения скважин в условиях воздействия высоких температур и давлений, а также полиминеральной агрессии. 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 коррозионную устойчивость по отношению к пластовым водам. Кроме того, при их применении достигается экономия цемента.

Согласно расчетам ВНИИКРнефти, снижение расхода материалов всего на 1% при бурении скважин позволит без дополнительных затрат на их производство только в Миннефтепроме увеличить объем проходки на 200-300 тыс.м. Применение торфа и сапропелей в бурении даст возможность значительно снизить расходы на приобретение глинопорошков и химических реагентов. Но основной экономический эффект может быть получен за счет уменьшения экологических нагрузок на окружающую среду и снижения затрат на проведение природоохранных мероприятий.

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.

Значительная часть реагентов, используемых для регулирования свойств растворов, является в той или иной мере вредной для здоровья человека. При введении в раствор и испарении они загрязняют воздух, вследствие чего их концентрация в воздухе рабочей зоны (пространство до 2 м над уровнем пола или рабочей площадки, на котором находятся места постоянного или временного пребывания работающих) ограничивается. Предельно допустимыми концентрациями (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005--76 считаются концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений».

ПДК основных вредных веществ, применяемых в бурении

Таблица 6

Вещество	ПДК, мг/м3	Класс опасности	Агрегатное состояние
Хроматы и бихроматы	0,01	1	Пары и газы
Щелочи едкие (растворы в пересче	0,5	2	Аэрозоли
те на МаОН)
Масла минеральные, нефтяные ГОСТ 20799--75	5	3
Сульфонол	3	3	Пары и газы
Сода кальцинированная	2	3	Аэрозоли
Барит	6	4	Аэрозоли фиброгенного действия
Окись алюминия, в том числе с при месью двуокиси кремния	2	4	То же
Известняк, диатомит	6	4	»
Кремнеземсодержащие пыли	4	4	»
Силикаты и силикатосодержащие пыли (асбест, цемент)	6	4	»

По степени опасности ядовитые вещества по ГОСТ 12.1.005--76 делятся на четыре класса: 1 -- чрезвычайно опасные; 2 -- высокоопасные; 3 -- умеренно опасные; 4 -- малоопасные.

Технологические процессы приготовления и использования промывочных жидкостей на буровой должны исключать их разлив, и выделение из них вредных паров и газов. Для этого следует:

вводить закрытые системы приготовления и циркуляции промывочных жидкостей;

поднимать инструмент с очисткой поверхности бурильных труб от промывочных жидкостей;

предупреждать условия образования сифона при подъеме инструмента (тщательно очищать промывочную жидкость перед закачкой ее в скважину с тем, чтобы не закупорить отверстия в бурильных трубах, переходниках и породоразрушающем инструменте);

поддерживать параметры промывочной жидкости на уровне, исключающем поступление в пего агрессивных жидкостей, нефти или газа из горных пород;

быстро удалять с рабочих поверхностей и прилегающей площадки разлитые промывочные жидкости и реагенты, образующиеся сточные воды собирать и держать в закрытых емкостях;

постоянно контролировать ПДК в воздухе рабочей зоны с помощью специальных приборов.

Вредное влияние промывочных жидкостей на окружающую среду сводится (кроме воздушного загрязнения) к отрицательному воздействию раствора, реагентов и сточных вод на плодородие почвы и загрязнению рек и водоемов. Особую опасность представляют сточные воды, так как организация их сбора, утилизации и захоронения очень сложна (особенно в период выпадения атмосферных осадков). В качестве основного параметра, характеризующего вредное воздействие реагента на окружающую среду, принята удельная окисляемость вещества -- величина окисляемости (химическое потребление кислорода ХПК), вызываемая 1 кг вещества в 1 м3. По величине удельной окисляемости (по И. В. Стрилецкому и В. А. Шишову) все химические реагенты для буровых растворов делятся на три группы:

Группа .........…………………………….... 1 2 3

Характеристика загрязнителя ………….. Очень жесткий Жесткий Мягкий

Удельная окисляемость .……………….. 0,25 0,1--0,25 <0.1

Характеристика основных реагентов по химическому потреблению кислорода (ХПК) приведена в табл. 7

Таблица 7

Реагент	ХПК, кг/м3	Классификационная группа
Фенолы эстонских сланцев	1,5	1
КССБ-2	0,300	1
Гипан	0,145	2
ФХЛС	0,14	2
Окзил	0,12	2
Высшие жирные спирты	0,12	2
Крахмал	0,085	3
КМЦ-600	0,065	3
Метас	0,060	3
УЩР	0,030	3

Показатель	Коагулянт	До очистки	После очистки
	Наимено-вание	доза, кг/м3		Al2(SO4)3	Fe2(SO4)3	FеСl3
Взвешенныевещества, кг/м3	Al2(SO4)3	0,6	5,028	0,032	0,136	0,212
Степень очистки, %				99	97	95
Химическое потребление кислорода, кг/м3	Fe2(SO4)3	0,8	1,267	0,016	0,067	0,017
Степень очистки, %				98	94	98
Нефтепродукты, кг/м3	FеСl3	0,9	191	--	--	--
Степень очистки, %				100	100	100
рН			7,63	6,45	5,35	5,60

Одно из рациональных решений проблемы предотвращения загрязнения окружающей среды -- утилизация (повторное использование) буровых сточных вод и дисперсионной среды буровых растворов после осаждения твердой фазы. Для этого очищенные сточные воды должны отвечать следующим требованиям (по И. В. Стрилецкому).

Примечание. Коагулянт вводят в виде 5%-ного раствора.

Содержание взвешенных веществ, кг/м3 …………………………. 0,25

Содержание нефтепродуктов, кг/м3 ......……………………........... 0,025

Жесткость (общая), ммоль/кг ..............…………………………..... 200

Щелочность (общая), ммоль/кг ..................……………………….. 150

Содержание солей, кг/м3 ....................……………………………… 1

Водородный показатель рН .................…………………………..... 6--8

ХПК, кг/м3 ...............…………………………………………............ 0,40

Содержание сероводорода, кг/м3 .......………………………........... 0,0005

14.5 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ НА КУСТОВОМ ОСНОВАНИИ

Рекультивации ( восстановлению) земель на кустовом основании подлежат, жилой городок, технологическая площадка, часть рабочей площадки.

Не рекультивируется часть рабочей площадки КО отведенная во временное долгосрочное пользование на период эксплуатации скважин.

По окончании бурения группы скважин и передвижки буровой установки на следующую позицию территория вокруг пробуренных скважин очищается от замазученности, труб, металла. Площадка в радиусе 25 м от скважин отсыпается песком на высоту 0,2 м.

Рекультивация рабочих площадок кустовых оснований производится после откачки осветленной жидкости из амбаров в нефтесборный коллектор и должна быть закончена в течение 12 месяцев после окончания бурения последней скважины в кусте

Рекультивация земель на кустовом основании включает в себя:

осветление жидких отходов бурения;

откачку осветленной жидкости в нефтесборный коллектор;

обезвреживание твердой фазы отходов бурения;

засыпку амбара торфом, грунтом;

ликвидацию обвалования вокруг амбаров, жилого городка;

зачистку замазученных и загрязненных химреагентами участков площадки и засыпку их грунтом;

ремонт или восстановление обвалования по всему периметру кустовой площадки с сохранением проезда на куст;

планировку рабочей площадки кустового основания;

укрепление откосов обваловки кустового основания плакировкой торфо-песчаной смесью и посевом многолетних злаковых трав.

Засыпка ША грунтом или торфом при рекультивации осуществляется выше уровня рабочей отметки на 0,7 м. При засыпке ША торфом над слоем торфа отсыпается слой минерального грунта толщиной 1,0 м.

14.6 ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН

К основным потенциальным загрязнителям окружающей природной среды (ОПС) при строительстве скважин относятся:

-буровые и тампонажные растворы;

-буровые сточные воды (БСВ);

-буровой шлам (БШ);

-ластовые минерализованные воды;

-продукты испытания скважин (нефть, газ, минерализованная вода);

-продукты сгорания топлива при работе двигателей внутреннего сгорания и котельных;

-материалы для приготовления, утяжеления и обработки буровых и тампонажных растворов;

-горюче-смазочные материалы (ГСМ);

-хозяйственно-бытовые сточные воды и твердые бытовые отходы;

-загрязненные ливневые сточные воды.

Возможные пути попадания указанных загрязнителей в природные воды и почву следующие:

-поступление токсичных веществ из шламовых амбаров, в которых скапливаются все отходы бурения, в грунтовые воды в результате отсутствия или некачественной гидроизоляции дна и стенок шламовых амбаров;

-загрязнение почв и грунтовых вод в результате отсутствия надежной гидроизоляции технологических площадок (под вышечно-лебедочным, силовым и насосными блоками, циркуляционной системой и блоком приготовления бурового раствора, котельной установкой, складом ГСМ, а также при неорганизованном сборе сточных вод и сбросе их неочищенными в водоемы или на рельеф местности;

-поступление загрязнителей в почву и в грунтовые воды при аварийных разливах нефти в ходе испытания скважин, сточных вод и других отходов в результате прорывов трубопроводов и разрушения обваловки шламовых амбаров, разлива ГСМ и отработанных масел;

-поступление нефти и минерализованных вод в подземные воды в результате перетоков их по затрубному пространству в случаях некачественного цементирования и негерметичности обсадных колонн;

-поступление в природные объекты материалов для приготовления буровых и цементных растворов при нарушении требований в процессе их погрузки , транспортировки, разгрузки и хранения.

Уровень загрязнения ОПС и степень экологической опасности оценивается кратностью превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в природных объектах.

Характеристика санитарно-токсикологических и органо-лептических свойств некоторых материалов и химреагентов, используемых в бурении, оцениваемая по величине ПДК для различных водных объектов ОПС приведена в табл. 8 .

Загрязнение атмосферного воздуха происходит при работе двигателей внутреннего сгорания , сжигания продуктов освоения скважин и попутного газа на факелах, а также при неорганизованных выбросах (испарении токсичных соединений из циркуляционной системы, шламовых амбаров и емкостей ГСМ, при дегазации промывочной жидкости, приготовлении и химобработки буровых растворов, а также в аварийных ситуациях при нефтегазопроявлениях, открытых фонтанах.

Ущерб биосфере наноситься вследствие изменений условий обитания при строительстве дорог, электролиний, водопроводов, вырубки леса и создаваемого шума транспортом и оборудованием буровой установки.

Значения ПДК некоторых материалов и химреагентов,используемых в бурении для водных объектов

Таблица 8

Материалы и химреагенты	Лимитирующий показатель вредности	Значение ПДК, мг/ л	Безвредные концентрации для гидробионтоврекомендуемые в качестве ПДК для рыбохоз. водоемов, мг/ л	Класс опасности
		Водныеобъектырыбо-хозяйственного назначения	Водные объекты хозяйственно питьевого и культурно-бытового назначения
1	2	3	4	5	6
Нефть и нефте- продукты	Токсикологический Органолептический	0,05 -	- 0,3	- -	2 4
Метилсиликонатнатрия (ГКЖ-10)	Органолептический	-	2,0	-	3
Сульфонол НП-1	Токсикологический Органолептический	0,2 -	- 0,5	- -	3 3
Флотореагент ОП-10	Токсикологический Органолептический	0,5 -	- 0,1	- -	- 4
Полиакриламид (ПАА)	Санитарно-токсикологический	-	2,0	-	2
Барит	Токсикологический	-	-	50,0	4
Едкий натр	Токсикологический	-	-	50,0	-
Сода кальцинированная	Токсикологический	-	-	200-550	-
Поваренная соль	Токсикологический	-	-	7000-15000	-
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ)	Токсикологический	-	-	20,0	4
Сульфит-спиртовая барда (ССБ)	Токсикологический	-	-	20,0	-
Угле-щелочной Реагент (УЩР)	Токсикологический	-	-	500	-

Вредные вещества, попадая из источников загрязнения в одну из природных сред (воздушную, водную, почвенную) вовлекаются в общую миграцию (круговорот) веществ и, как правило, в течение того или иного отрезка времени получают распространение во всех природных средах. В связи с этим необходимые требования к техническим средствам и технологии ведения строительства скважин, а также специальные природоохранные мероприятия должны быть направлены, в основном, на ликвидацию источников загрязнения природной среды или на сведение их влияния к минимуму, соответствующему ПДК.

14.7 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.

Работы по ликвидации и консервации скважин осуществляются п о индивидуальным планам, согласованным с местными органами Госгортехнадзора и военизированным отрядом по предупреждению и ликвидации открытых фонтанов.

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.

Предусматриваемые в проектах технические средства, технологические процессы и материалы должны иметь инженерные обоснования , обеспечивающие предупреждение (исключение) нарушений природной среды.

Загрязнение ОПС при строительстве скважин может быть снижено (исключено) в результате:

-разработки и применения нетоксичных химреагентов 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.

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

Если почвенно-ландшафтные условия бурения скважин не позволяют сооружение накопительных котлованов указанных видов, допускается сброс БСВ, ОБР и БШ в один амбар, который должен быть двухсекционным.

При этом первая секция является накопительной, в которую сбрасывается БСВ, ОБР и БШ, а вторая секция - отстойной, в которую поступает лишь жидкая часть отходов бурения (БСВ и ОБР) и где происходит отстаивание БСВ с целью их повторного использования в системе оборотного водоснабжения буровой. Накопительная и отстойная секции амбара в этом случае соединяются между собой с помощью труб.

Амбар должен иметь по периметру обваловку из минерального грунта высотой не менее 0,5 м и проволочное ограждение.

В местах с близким залеганием грунтовых и подпочвенных вод земляные амбары стоятся в теле насыпной площадки и ограничиваются обваловкой из местных или привозных грунтов. Разделяющая секции амбара перегородка также сооружается в виде обваловки. Откосы снаружи выполняются с уклоном 15-20 градусов, а свнутренней стороны 45-50 градусов.

Дно и стенки сооружаемых земляных и насыпных котлованов должны гидроизолироваться . Гидроизоляция проницаемых грунтов может выполняться цементно-глинистой пастой или раствором толщиной не менее 10-15 см. В качестве одного из компонентов гидроизоляционного состава на основе цемента может использоваться отработанный глинистый буровой раствор. Для нанесения противофильтрационного покрытия рекомендуется применять цементировочный агрегат.

Гидроизоляция может быть выполнена пленочным покрытием из водонепроницаемого материала (полиэтиленовая пленка, битуминизированные материалы, кровельные материалы типа рубероида и т.п.). После укладки гидроизоляционного материала с целью обеспечения плотности его прилегания на дно амбара следует наносить слой глинистого грунта или глинистого раствора толщиной не менее 5-10 см.

Заполнение ША отходами бурения должно осуществляться не ранее, чем через 24 часа после нанесения гидроизоляционного экрана и его затвердения.

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

-физико-химические (реагентная коагуляция, электрокоагуляция);

-механические (отстой, фильтрование, центрифугирование).

При этом используются или специальные установки, или очистка проводится методом реагентной коагуляции непосредственно в шламовом амбаре.

Для использования БСВ в системе оборотного водоснабжения буровой должна быть предусмотрена их очистка до уровня, удовлетворяющего требованиям к водам оборотного водоснабжения согласно ОСТ 51-01-03-84, приведенных в табл. 9.

Требования, предъявляемые к водам оборотного водоснабжения буровой

Таблица 9

Показатель	Значение показателя
РН	6-8
Взвешенные вещества, мг/ л	250
ХПК, мг/ л	400
Нефть и нефтепродукты, мг/ л	25
Сухой остаток, мг/ л	1500
Прокаленный остаток, мг/ л	1000
БПК5 , мг/ л	150
Жесткость (общая), мг-экв./ л	10
Щелочность (общая), мг-экв./ л	2,5
Массовая концентрация сероводорода, мг/ л	0,5

Рациональным способом утилизации очищенных БСВ при строительстве эксплуатационных скважин является закачка их в нефтяной коллектор для поддержания пластового давления.

Если по каким либо причинам невозможно осуществить закачку очищенных БСВ в нефтяной коллектор, рекомендуется их подземное захоронение в глубокие поглощающие горизонты.

При определенных условиях очищенные БСВ могут быть использованы на орошение (сброс на рельеф местности) при наличии согласования с местными органами Госком природы, санитарного надзора и землепользователя.

Размещено на Allbest.ru