Безамбарное бурение

План

Введение

1.Принципы инженерно-экологического зонирования и эколого-экономическая эффективность кустового безамбарного бурения

2. Оборудование циркуляционных систем для безамбарного бурения

3. Утилизация отходов безамбарного бурения нефтяных скважин

Список литературы

Введение

Актуальной задачей сегодняшнего дня в округе является щадящий режим природопользования, направленный на сохранение лесов, чистоты рек и озер, обеспечение воспроизводства флоры и фауны, охрану редких и исчезающих животных и птиц.

Достигается это путем создания сети заповедных и особо охраняемых природных территорий, разработки и внедрения экологически чистых методов добычи нефти и газа, применения в лесной промышленности безотходных технологий, строительства эффективных очистных сооружений.

Для осуществления этих задач должна быть разработана концепция эколого-экономической сбалансированности развития промышленного и жилищного комплексов автономного округа, претворение в жизнь которой позволяет решать накопившиеся проблемы.

С целью уменьшения загрязнения окружающей среды нефтегазодобывающим комплексом ведутся разработки и внедряются новые природосберегающие технологии. Осваивается безамбарное бурение, позволяющее значительно снизить объемы производственных отходов.

1. Принципы инженерно-экологического зонирования и эколого-экономическая эффективность кустового безамбарного бурения

Обоснование выбора технических объектов и их размещения на территории месторождения должно отвечать критериям эколого-хозяйственной оптимизации. Под ней будем понимать достижение наиболее рационального экологического равновесия при хозяйственной деятельности, т.е. при максимуме экономической выгоды - минимум ущерба для окружающей природной среды. Эколого-хозяйственная оптимизация базируется на проведении соответствующих природоохранных мероприятий, которые направлены, с одной стороны, на сохранение окружающей природной среды, с другой - на соблюдение безопасности производства. Основой эколого-хозяйственной оптимизации являются эколого-экономические компромиссы. Это означает, что необходимы оценка и сбалансированный учет природных, социально-хозяйственных, технических и технологических показателей по строительству и эксплуатации инженерных сооружений, разведке и разработке недр. Такая оценка может быть выполнена на основе функционального инженерно-экологического зонирования. Суть такого зонирования заключается в выделении участков различного функционального назначения и экологического режима использования.

В качестве примера рассмотрим Ковыктинское газоконденсатное месторождение, которое расположено в Жигаловском районе Иркутской области на юге Сибирской платформы в пределах Лена-Ангарского плато. Продуктивные горизонты залегают в породах докембрия на глубине около 3000 м. Месторождение характеризуется сложными горно-геологическими, инженерно-геологическими и экологическими условиями, что затрудняет его освоение. Особо следует отметить наличие зон аномально высокого давления пластовых рассолов (залегающих на глубинах около 1800 м), разбуривание которых приводило ранее к осложнениям и аварийным ситуациям.

Мною обоснованы и используются следующие критерии эколого-экономической оптимизации при проведении зонирования Ковыктинского месторождения:

- экологическая ценность ландшафтов и их компонентов, определяемая по значимости выполняемых ими средозащитных, средообразующих, биостационных и иных функций;

- ценность природных ресурсов (лесных основного и побочного пользования, водных поверхностных и подземных, промысловых животных и рыб и др.) с точки зрения их значимости для местных землепользователей;

- природоохранные ограничения, предъявляемые законодательством, в котором обосновывается выделение водоохранных, нерестовых, охотопромысловых, орехопромысловых и других зон охраны природы и особо охраняемых природных территорий;

- состояние экосистем, антропогенная нарушенность которых снижает их экологическую и ресурсную ценность;

- пожароопасность территорий, определяемая классом горимости лесов;

- динамические категории ландшафтов, включающие коренные, мнимо коренные, серийные и устойчиво длительно производные группы фаций;

- уровень развития ландшафтов (оптимальный, ограниченный, редуцированный);

- техногенная устойчивость ландшафтов, определяемая по соотношению чувствительности, восстанавливаемости и способности к ассимиляции загрязнителей (буферность);

- инженерно-геологические условия - прочность грунтов, крутизна склонов, наличие многолетней мерзлоты и зон разгрузки подземных вод, их геологическая защищенность, развитие геодинамических процессов, в том числе опасных и катастрофических, например, оползней, просадок грунтов, наводнений и паводков в долинах рек и др.;

- горнотехнические условия бурения скважин, осложняющие их проходку - поглощения буровых растворов карстовыми пустотами и трещинами в зоне аэрации и интенсивного водообмена при размещении скважин на высоких водоразделах плато, что приводит к увеличению объемов бурения, возрастанию риска аварийности в зонах аномально высокого пластового давления минерализованных вод (рассолов);

- схема размещения (кустования) скважин, обеспечивающая полный отбор (дренаж) газа продуктивных горизонтов.

Для рассмотренных критериев предложена система оценочных показателей, выполненная по трехбалльной шкале. В обобщенном виде показатели делятся на пять групп. Показатели первой группы связаны с общими природоохранными ограничениями, второй - с условиями ведения лесного и охотничьего хозяйства, третьей - с инженерно-геологическими условиями строительства и эксплуатации инженерных сооружений, четвертой и пятой определяются горнотехническими условиями бурения скважин и схемой размещения кустов. Интегральная инженерно-экологическая оценка является итогом перерасчета суммарных значений трехбалльной шкалы в пятибалльную. По принятой терминологии балл называется классом экологического бонитета.

В зоне I класса бонитета наиболее высокие ограничения на размещение промышленных объектов. Здесь представлены особо охраняемые и ценные в экологическом и хозяйственном отношениях природные объекты и ресурсы, ландшафты с пониженной техногенной устойчивостью. Для зоны характерны неблагоприятные инженерно-геологические и горнотехнические условия. Сетка кустов добывающих скважин не обеспечивает требуемых параметров извлечения газа. В то же время земли этой зоны наиболее привлекательны для ведения охотничьего и лесного хозяйства.

В зоне V класса бонитета, напротив, нет особых природоохранных ограничений, ландшафты мало значимы в экологическом и ресурсном плане, устойчивы к техногенным воздействиям. Здесь преобладают гари, вырубки, техногенные пустоши и нарушенные вторичные леса. Инженерно-геологические условия благоприятные для строительства и эксплуатации инженерных сооружений, не выявляются геологические осложнения для бурения, выдерживается расчетная сетка кустования скважин. Поэтому такие земли не представляют особой ценности как лесные и охотничьи угодья, но как участки недр благоприятны для размещения объектов газового промысла, бурения и эксплуатации скважин. Разработку Ковыктинского газоконденсатного месторождения планируется осуществлять с использованием технологий кустового безамбарного бурения. Это сложный технический и технологический процесс, требующий особенно скрупулезного отношения к вопросам эколого-хозяйственной оптимизации.

Как отмечалось, под эколого-экономической эффективностью понимается получение наибольшего экономического и экологического эффекта при минимуме усилий. Она достигается посредством различных технических, технологических, проектных, нормативно-правовых и других решений, обеспечивающих наиболее выгодный экономический вариант, минимизацию ущерба окружающей среде, снижение производственных расходов и затрат на проведение природоохранных мероприятий. Применительно к бурению и эксплуатации скважин на нефть и газ удешевление себестоимости продукции и уменьшение техногенного воздействия на природные комплексы происходит за счет применения прогрессивных технологий и экологизации производства. В совокупности они направлены на получение большего количества добываемого углеводородного сырья, уменьшение негативного влияния на окружающую природную среду и, как следствие, снижение платежей за изъятие земель, других природных ресурсов и объектов, их нарушение, загрязнение, рекультивацию. При этом требования к экологическому состоянию территории в зоне техногенного воздействия должны регламентироваться природоохранным законодательством.

Кустовое наклонное безамбарное бурение рассматривается как средство организации экономически и экологически эффективного строительства поисково-разведочных и эксплуатационных скважин, добычи сырья. Оно позволяет более полно, рационально и комплексно осуществлять освоение и охрану недр, решать природоохранные задачи.

Кустовое бурение заключается в проходке с одной площадки пучка скважин, одной вертикальной и нескольких, обычно до 4-7, наклонных. Впервые его стали применять при бурении с морских платформ на шельфе. Однако впоследствии такой способ нашел применение и на суше. Сегодня наиболее разработана технология безамбарного бурения в таких крупных компаниях как British Petroleum, Rust Environment & Infrastructure, Baker Hughes Inteq, Ethyl Corporation, Great Lake Chemical Corporation и других. Существует богатый мировой опыт разработки месторождений полезных ископаемых методами глубокого кустового безамбарного бурения с соблюдением норм экологической безопасности. Большинство ведущих компаний мира основывают свою доктрину на концепциях допустимого риска. Многие производители вкладывают большие финансовые средства в охрану окружающей природной среды как гарант снижения общего риска производства, обеспечения экономической выгоды (прибыли) при соблюдении норм охраны окружающей среды.

Строительство, проходка и эксплуатация кустов скважин позволяет сократить производственные расходы за счет обустройства одной площадки, вместо нескольких при традиционном вертикальном бурении. За счет централизации происходит упрощение производственной и социально-хозяйственной инфраструктуры, связанной со строительством и эксплуатацией инженерных сооружений и обслуживанием персонала. Сокращается протяженность линейных сооружений - дорог, трубопроводов, линий электропередачи и связи. Уменьшается количество площадочных объектов, прежде всего буровых площадок, УППГ, компрессорных станции, запорной арматуры, жилых поселков и др. Особое значение снижение площадей временного и постоянного землеотвода имеет в районах с природоохранными ограничениями. Бурение с одной площадки расходящихся в разные стороны наклонных скважин позволяет дренировать большую площадь продуктивного горизонта, в том числе участков недр, расположенных под территориями с неблагоприятными инженерно-геологическими и экологическими условиями, а также избежать проходки скважин в зонах разломов и аномально-высокого давления рассолов, в местах слабо изученных поисково-разведочным буровыми и геофизическими методами.

К ограничениям кустового наклонного бурения в условиях Ковыктинского месторождения относятся: удлинение ствола наклонной скважины, недостаток мощности отечественных буровых станков для бурения скважин длиной более 6000 м, необходимой для достижения глубины забоя 3000 м в радиусе забора газа 2000 м. Используемые зарубежные станки и оборудование имеют значительно больший вес, габариты и цены. Поэтому стоимость работ, с учетом затрат на перевозку и монтаж оборудования, обучение персонала, превышает казахсатнские, что снижает рентабельность производства и срок окупаемости.

Технология безамбарного бурения позволяет проводить очистку поступающей из скважины загрязненной промывочной жидкости на специальных установках без использования котлованов-отстойников. В этом случае цикл повторного водопотребления становится замкнутым, снижается емкостной парк. Для соблюдения природоохранных требований очистки применяется специально разработанный токсикологический контроль. Экологически позитивным фактором является также сокращение землеотвода под амбары, исключаются нарушение окружающей природной среды при их строительстве и эксплуатации, фильтрация загрязнителей в подстилающие горизонты.

Существуют и объективные технологические и технические сложности, которые снижают экономическую значимость безамбарного бурения. Они связаны с перенастройкой очистных сооружений при использовании разных типов буровых растворов, применяемых при проходке пластов в зоне аэрации и интенсивного водообмена, пресных водоносных горизонтов, солевых и подсолевых горизонтов в зоне замедленного водообмена. Предложенный мною подход к обустройству Ковыктинского газоконденсатного месторождения на основе функционального инженерно-экологического зонирования, ориентированного на применение кустового безамбарного бурения, позволяет повышать рентабельность газового промысла, снижать уровень техногенного воздействия на окружающую среду, находить компромиссные решения с другими землепользователями, обеспечивать экологическую безопасность производственного процесса, отвечает принципам комплексного природопользования и рационального освоения недр в сырьевых районах, требованиям природоохранного законодательства. Кроме всего прочего необходим также комплексный и сбалансированный учет эколого-социальных факторов, экономических и внеэкономических показателей, влияющих на эффективность недропользования.

2. Оборудование циркуляционных систем для безамбарного бурения

За период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современным оборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем в области промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итог укрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделий отечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний тем самым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификации обслуживающего персонала.

К сожалению, все современные разработки ранее и сейчас выполняются на инициативной основе и не финансируются ни бюджетом, ни нефтегазодобывающими предприятиями. Существующая тендерная система закупок зачастую производится при недостаточном участии технических специалистов, что приводит к приобретению более дешевого, но не всегда качественного оборудования. Вследствие этого научно-производственные компании, занимающиеся созданием новых изделий, ограничены в сбыте своей более современной продукции и в финансировании собственных научных разработок.

Циркуляционная система буровой установки (ЦС) предназначена для обес-печения технологически правильной циркуляции бурового раствора, его очистки, приготовления, поддержания требуемых свойств, предотвращения загрязнения окружающей среды отходами бурения, причем, требования экологической безопасности бурения становятся далеко не последними.

Циркуляционная система представляет достаточно сложную систему распределения потоков бурового раствора и химреагентов, водо- и электроснабжения, отопления и т.д. Основные составные ЦС: блок очистки, промежуточные и приемные емкости, блоки приготовления буровых растворов и химреагентов.

Основы экологии бурения, несомненно, лежат в очистке буровых растворов. Грамотное оснащение блоков очистки необходимым оборудованием в 2-3 раза снижает объем наработки бурового раствора, а получаемый шлам в этом случае нетекуч, легко поддается транспортировке и обезвреживанию по известным технологиям.

Блок очистки снабжен дегазатором «Каскад 40», виброситом СВ1ЛМ, ситогидроциклонным сепаратором (СГС – вибросито с установленным над ним пескоотделителем), илоотделителем, центрифугой ОГШ-50.

Вибросито является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более 10-20% грубодисперсной выбуренной породы. Очистная и пропускная способность вибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовой кассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных вибросит практически идентичны, т.е. их технологические характеристики близки. Так, вибросито СВ1ЛМ по своим техническим и технологическим показателям соответствует виброситу фирмы «Свако» (виброускорение – 5,5 g, площадь ситовой поверхности – 2,6 м2). Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы 400 ч. и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации. Известны экземпляры, простоявшие 700-1000 часов.

Определяющими для выбора вибросита являются, как правило, ценовые характеристики, надежность и конструктивные параметры. Последний фактор весьма важен при оснащении действующих установок. Так, например, вибросито СВ1ЛМ может заменять ранее выпускавшееся вибросито ВС-1, и перепланировка оборудования при замене не требуется.

Вторая и третья ступени очистки – пескоотделители ПГ 60/300 и илоотделители ИГ 45М или ИГ 45/75. Как показали наши исследования, эти гидроциклонные установки справляются со своей задачей по качеству очистки. Минимальный размер удаляемых на 90% частиц (граничное зерно разделения): пескоотделителей – 70-80 мкм, илоотделителей – 40-50 мкм. В целом гидроциклоны могут выделить до 30-40% выбуренной породы.

Блоки очистки комплектуем установкой очистки на базе центрифуги ОГШ-50, разработанной еще в 80-е годы и инициативно доведенной до промышленного производства в начале 90-х г. С 1990 г. на предприятия отрасли нами поставлено более 150 таких установок, из них около 40 – в ОАО «Сургутнефтегаз».

Определяющие факторы при выборе центрифуг – стоимость, степень очистки, надежность, простота эксплуатации и ремонта.

Степень очистки зависит от диаметра, длины и частоты вращения ротора. Обычно при бурении используются центрифуги с частотой вращения не более 2000-2200 об./мин, т.к. работа на более высоких скоростях резко увеличивает износ и снижает срок службы. Производительность центрифуг по раствору является побочным фактором, завышаемым многими фирмами в рекламных целях. Её увеличение резко уменьшает качество очистки, т. к. склонный к диспергированию мелкий шлам остается в буровом растворе. Регулирование производительности центрифуги осуществляется простым изменением подачи питающего насоса.

Надежность центрифуг высока. Срок службы составляет 4-6 лет и более.

Двадцатилетний опыт работы с отечественными и импортными центрифугами показал, что наиболее простыми в эксплуатации, монтаже и обслуживании являются ОГШ-50 с диаметром ротора 500 мм. Увеличенный диаметр ротора уменьшает его забиваемость шламом и исключает обязательное требование для центрифуг с меньшим диаметром ротора – предварительную тонкую очистку бурового раствора. Эти центрифуги могут удалять до 3 т. шлама в час, в том числе и грубодисперсного.

Обязательный элемент ЦС – дегазатор «Каскад 40», заменивший известный ДВС-III. «Каскад 40» – это дегазатор непрерывного действия с периодической разгрузкой и площадью дегазационных пластин 5 м2. К примеру, площадь поверхности дегазации ДВС-III – 1 м2, дегазатора фирмы «Свако» – около 2,5 м2. Одно из достоинств «Каскада 40» – полная автономность в системе циркуляции бурового раствора. Его запуск в работу в отличие от импортных дегазаторов со струйными насосами не зависит от газосодержания бурового раствора. Напротив, запуск струйного насоса проблематичен, если содержание газа в растворе более 6-7%, т. е. всегда требуется незагазированный буровой раствор. Кроме того, КПД вакуум-насоса дегазатора «Каскад 40» – около 90%, а КПД струйного насоса редко превышает 20%. Как следствие, вакуум в дегазаторах со струйными насосами всегда меньше, а значит, и ниже качество дегазации.

В ЦС входит также блок приготовления буровых растворов и химреагентов БПР-2, включающий насосы 6Ш8-2 и ПР63, перемешиватели типа ПЛМ, гидросмесители СГМ-100 и СГ-101, диспергаторы ДШМ-100 и ДГ-2, а также емкости для приготовления буровых растворов и химреагентов с выдачей по-следних на обработку раствора в БПР-2 или в систему циркуляции. Блок БПР-2 обеспечивает механизированное приготовление растворов, т.к. реагент подается на гидросмеситель из мешков или контейнеров через воронку или специальным пневмозагрузчиком.

Отдельное направление в производстве оборудования для промывки скважин – мобильные циркуляционные системы (МЦС), служащие для бурения скважин малого диаметра, вторых стволов и комплектации передвижных буровых установок.

Особенности проектирования и изготовления мобильных циркуляционных систем определяются следующими факторами:

- уменьшенный по сравнению с обычным бурением требуемый объем промывочной жидкости на дневной поверхности и невысокий её расход (8-20 л/с);

- заниженная высота устья (не более 2,5-3 м);

- минимальные габариты транспортных блоков;

- высокая монтажеспособность;

- низкая энергоемкость;

- средства очистки должны выделять шлам пониженной влажности (нетекучий) в целях уменьшения объема вывозимых отходов бурения.

Исходя из этого, применение обычных средств очистки, приготовления и хранения бурового раствора не всегда целесообразно, а иногда просто невозможно. Поэтому, помимо оборудования обычных ЦС, в комплектацию мобильных ЦС входит специальное малолитражное малогабаритное оборудование.

Так, специально для мобильных ЦС нами


29-04-2015, 00:48