Тема 6.8 Екологічно орієнтовані технології розробки нафтогазових родовищ
Тема 6.8.1 Технологія кущового наклонно-ориентированного буравлення з використанням безкомірних технологій
Кустовое безамбарное бурение с наклонной и горизонтальной проводкой ствола рассматривается как средство организации экономически и экологически эффективного бурения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин. 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. Осуществляется бурение, чаще всего, одной вертикальной и нескольких, обычно 4–8, наклонных, в том числе с горизонтальным стволом. Впервые его стали применять при бурении с морских платформ на шельфе. Однако впоследствии такой способ нашел применение и на суше. Существует богатый мировой опыт разработки месторождений полезных ископаемых методами глубокого кустового бурения с соблюдением норм экологической безопасности. Принципиальная схема проходки наклонно- горизонтальных буровых скважин и наиболее характерные ситуации, в которых эта технология наиболее эффективна, представлены на рисунке 6.1.1.
Рис.
10.1.1.
Принципиальная схема эффективных
вариантов наклонно-направленного и
горизонтального бурения (по Baker Hughes
company)
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. Это также дает возможность избежать проходки скважин в зонах разломов и аномально-высокого давления рассолов, в местах, слабо изученных поисково-разведочным бурением и геофизическими методами.
К ограничениям кустового наклонного бурения на КГКМ относятся: удлинение ствола наклонной скважины, недостаток мощности отечественных буровых станков для бурения скважин длиной более 6 тыс. м, необходимой для достижения глубины забоя 3 тыс. м в радиусе забора газа 2 тыс. м.
В течение длительного времени шламовые амбары являются источником повышенной опасности для окружающей среды. Исследование буровых шламов (БШ) из нерекультивированных и рекультивированных амбаров разного срока хранения показало, что способ и длительность хранения влияют на токсичность и характер трансформации компонентов нефти.
Поступления токсических веществ из шламовых амбаров, в которых скапливаются отходы бурения, в грунты зоны аэрации и грунтовые воды обычно происходит вследствие отсутствия или некачественной гидроизоляции дна и стенок амбаров.
Целью безамбарного бурения является создание системы замкнутого водоснабжения, максимального извлечения твердой фазы при минимальных потерях жидкой фазы. Эта цель достигается путем возврата в систему максимально возможного объема жидкой фазы и сброса как можно больше сухого шлама. Этой целью руководствуются при выборе очистного оборудования. Только вибросита, центрифуги и обезвоживающая установка способны сбрасывать «относительно» сухой шлам.
Существует несколько способов утилизации жидких и твердых сбросов. Шлам на водной основе обычно рассеивается, разбавляется и сваливается на площадке.
Растворы на нефтяной основе создают дополнительные проблемы, так как экологические ограничения не допускают сброса шлама с нефтью. Перед сбросом содержание нефти снижается до разрешенного уровня. Установка утилизации позволяет производить эффективную обработку наработанного раствора, нефтесодержащего шлама и других загрязненных продуктов бурения. Исключение использования нефти в качестве смазывающей добавки позволяет уменьшить отрицательные воздействие отходов бурения на окружающую среду. После очистки экологически безопасные сухие материалы могут быть захоронены на площадке, использованы в качестве подсыпки или вывезены на специальное место.
Наиболее рациональным и экологически оправданным направлением утилизации сточных вод является переход на полностью или частично замкнутый цикл водообеспечения буровой. Его основу составляет максимально возможное вовлечение буровых сточных вод (БСВ) в систему оборотного водоснабжения с ориентацией на их использование для технических нужд бурения. Основными направлениями утилизации БСВ в оборотном водоснабжении буровой являются:
– обмыв механизмов системы очистки и регенерации буровых растворов;
– обмыв бурильного инструмента при выполнении спуско-подъемных операций;
– обмыв оборудования и рабочих площадок буровой, насосной и желобной систем;
– охлаждение штоков буровых насосов;
– приготовление химреагентов и бурового раствора;
– приготовление тампонажных растворов и буферных жидкостей при цементировании скважин;
– опрессовка обсадных труб.
Основным направлением утилизации отработанного бурового раствора (ОБР) остается их повторное использование для бурения новых скважин.
При работе по традиционной амбарной технологии, с целью сбора отходов рядом с буровой установкой роются или насыпаются отстойные котлованы (амбары) объемом от 1000 до 5000 м3 в зависимости от количества скважин в кусте, глубин и продолжительности бурения скважин. Эти амбары занимают площади до 2500 м2 только для одной буровой установки.
Как правило, строительство котлованов, а затем их рекультивация сопряжены с большими сложностями:
– отсутствие, либо отдаленность строительного материала (песка) при строительстве в тундре и болотистых местностях;
– негерметичность котлованов;
– значительные затраты по устройству и рекультивации амбаров. Кроме того, наносится невосполнимый ущерб природе за счет отторжения земель, разработки карьеров и других мероприятий. Также существуют месторождения, которые находятся в природоохранных зонах, где бурение по амбарной технологии просто запрещено.
Схема циркуляции раствора системы безамбарного бурения может быть адаптирована к буровой установке.
Из скважины неочищенный буровой раствор поступает на вибросита, где осуществляется первая ступень очистки бурового раствора от шлама. С вибросит шлам попадает в отдельную емкость-накопитель шлама.
Для второй степени очистки раствор после первой обработки на виброситах подается на гидроциклон. Шлам направляется в накопитель. Оставшийся раствор может идти по желобам в рабочую емкость, либо же для обработки на третьей стадии очистки через центрифуги (ЦФ). После очистки на ЦФ раствор идет в рабочие емкости, а шлам – в накопитель.
Для полной очистки воды от химических примесей применяется блок флокулянтной очистки (ФCУ). После блока ФCУ очищенная вода снова идет на приготовление буровых растворов, либо закачивается в сбросовые скважины. Возможен после соответствующей обработки и согласования в природоохранных органах слив на рельеф или сброс в водоем.
Экологический контроль осуществляется методами биологической индикации и тестирования продуктов очистки.
Имеется только одно место сбора шлама – металлический шламосборник, куда выведены лотки сброса шлама от вибросит, гидроциклонного пескоотделителя и центрифуги. При наличии разрешения шлам может быть использован для отсыпки дорог и развития площадки в смеси с песком.
Вода после обезвоживания раствора используется для приготовления и обработки раствора, а также для приготовления растворов флокулянта и коагулянта. Вода, которая остается после окончания бурения, может быть использована для бурения последующих скважин, закачана в сбросовые скважины, или после соответствующей обработки и получения разрешения природоохранных органов слива на рельеф.
Применение безамбарной технологии бурения позволяет решить как экологические, так и технологические проблемы:
– отказаться от строительства амбаров для сбора отходов бурения;
– исключить сброс жидких отходов на рельеф;
– сократить потребление технической воды за счет оборотного водоснабжения;
– за счет эффективного регулирования состава твердой фазы улучшить качество буровых растворов и снизить затраты на их приготовление и обработку;
– улучшить отработку долот и соответственно сократить сроки строительства скважин;
– улучшить вскрытие продуктивного пласта за счет низкого содержания твердой фазы;
– отказаться от применения в качестве смазочной добавки нефти.
Самым существенным фактором минимизации воздействия на окружающую природную среду является ведение буровых работ безамбарным методом без применения нефти.
Это обеспечивает практически замкнутый оборот воды, и следовательно резкое сокращение водопотребления при бурении. Замкнутая циркуляция бурового раствора исключает образование технологических излишков бурового раствора.
228 - 238