Основные причины открытых фонтанов

Причины	Удельный вес причины, %
1. Отсутствие превенторного оборудования на устье скважины	23,0
2. Неисправность превенторного оборудования (отказы плашечного превентора и ПУГа)	31,0
3. Отсутствие или неисправность шарового крана на бурильных трубах	16,0
4. Отсутствие или неисправность обратного клапана на обсадной колонне	12,0
5. Разрушение обсадной колонны	8,0
6. Неправильные действия буровой бригады	6,0
7. Прочие (аварийное состояние колонной головки, цементного кольца)	4,0
Итого	100,0

Как видно из данных таблицы 18.5, более 80% открытых фонтанов происходило из-за отсутствия или неисправности запорного оборудования, т.е. открытые фонтаны происходили в основном по техническим причинам (из-за несовершенства запорных устройств).

Вторую по значимости (критическую) опасность при строительстве эксплуатационных скважин на нефтенасыщенные отложения представляют нефтегазопроявления. По статистическим данным тех же прошлых лет основные причины газонефтепроявлений по СССР и их процентное соотношение приведены в таблице 18.6.

Таблица 18.6

Основные причины газонефтеводопроявлений

Причины нефтегазопроявлений	Удельный вес причины, %
1. Недостаточная плотность бурового раствора, в том числе по вине: - буровых бригад - проектных организаций	47,0 36,0 11,0
2. Поглощение бурового раствора: в том числе по вине: - бригады - проектных организаций	9,5 1,5 8,0
3. Неполное заполнение скважины при подъеме инструмента	21,5
4. Подъем инструмента с сальником	8,0
5. Вскрытие зоны АВПД, не предусмотренной проектом	15
6. Незаполнение обсадной колонны при спуске в скважину	8,0
7. Простой скважины	3,0
8. Прочие	1,5
Итого	100,0

Видно, что наибольший удельный вес среди причин нефтегазоводопроявлений имеют причины, обусловленные недостаточной плотностью бурового раствора и неполным заполнением скважины. Последние факторы связаны преимущественно с ошибкой буровых бригад и ошибкой долива вследствие неисправности или отсутствия автоматического контроля за доливом скважины и отсутствия визуального контроля объема долива. Причинами могут быть также ошибки в скорости подъема или спуска бурильного инструмента из-за нарушения бурильщиком технологии подъема или спуска, ошибки регулирования параметров бурового раствора из-за отсутствия приборов контроля параметров раствора, либо из-за отсутствия реагентов для обработки раствора, либо в результате нарушения персоналом технологии приготовления и регулирования свойств бурового раствора.

Ниже приведены результаты расчетов смоделированных сценариев развития при аварийном выбросе нефти и факельном горении.

Таблица 18.7

Результаты расчетов радиусов опасных зон при факельном горении

Для проектируемых скважин зоны поражающих факторов от факельного горения на устье скважины определяются при проектных конструкций и характеристиках продуктивного горизонта (см.табл.4.5; 5.1; 9.3) при дебите 12 м³/с.

Рассмотрев данные по авариям, произошедшим при строительстве скважин за прошлые годы (табл. 18.2÷18.7) аварии по тяжести последствий можно разделить на следующие категории:

катастрофическая; к этой категории относится авария, связанная с выбросом бурового раствора из скважины (при прохождении бурением нефтегазоносных отложений или при освоении продуктивного объекта) с переходом в открытый (неуправляемый) фонтан нефтегазовой смеси с возможным возгоранием, потерей скважины, гибелью людей, загрязнением атмосферы, почвы и водных объектов;

критическая; к этой категории относится авария, связанная с нефтегазопроявлением (без перехода в открытый фонтан) с угрозой жизни людей, с большими затратами материальных ресурсов, с нанесением ущерба окружающей среде;

некритическая; к этой категории можно отнести аварии технического характера, связанные с поломкой инструмента, прихватом бурильной колонны, оставлением шарошек долот или посторонних предметов в скважине и т.д., которые не угрожают жизни людей, не наносят существенного ущерба имуществу и окружающей среде;

аварии с пренебрежимо малыми последствиями; к этой категории можно отнести мелкие аварии, по которым можно не проводить анализа риска и не рассматривать их в данной работе.

Основную (катастрофическую) опасность при строительстве наклонно-направленных нефтедобывающих и нагнетательных скважин на пласты месторождения представляет возможный выброс бурового раствора из скважины с переходом в открытый (неуправляемый) фонтан нефтегазовой смеси. Вероятность возникновения нефтегазопроявлений с переходом в открытый фонтан при строительстве скважин очень мала, но она существует. Поэтому есть необходимость проведения анализа риска и катастрофической аварии, и критических (некритических) аварий. На основании вышеприведенных расчетов таблиц 18.2÷18.7 и анализа произошедших аварий на аналогичных сооружениях, технологических аппаратах и оборудовании ниже приведена следующая обобщенная оценка:

1. Ни один взрыв ГПВС не приводит к эффекту «домино» и эскалации аварии взрыва на другие сооружения.

2. Ни один взрыв не приводит к существенному риску гибели людей, находящихся на смежных сооружениях. Гибель людей произойдет только непосредственно в зоне взрыва.

3. При взрыве паров ВПОХВ в котельной возможно полное или частичное разрушение помещения: сильные разрушения железобетонных и стальных каркасов с обрушением большей части стен и перекрытий, повреждением технологического оборудования и кабельной продукции.

4. При взрыве газа от действия УВВ обслуживающий персонал находящийся во время взрыва в производственном здании либо погибнет, либо получит серьезные повреждения в результате прямого действия взрывной волны либо при обрушении здания или перемещения тела взрывной волной.

5. Возможные пожары пролива ЛВЖ не приведут к существенному риску гибели от теплового излучения людей, находящихся даже в непосредственной близости от стены огня. Гибель людей произойдет только непосредственно в зоне пожара.

6. Тепловое излучение при пожарах пролива нефти не играет существенной роли в опасности для близлежащих сооружений. Их разрушение происходит при непосредственном воздействии пламени.

7. Время горения пролива ЛВЖ на открытой площадке склада ГСМ составит 1 час

8. Длина пожароопасного облака при аварийной ситуации на скважине составит от 28 до 188 м в зависимости от дебита скважины.

9. Высота и диаметр факела при аварии на скважине составит от 14м до 86 м и от 2,2м до 13 м соответственно.

Оперативная локализация позволяет значительно снизить последствия аварий.

Рассматривая выброс опасных веществ в окружающую среду, предполагаем, что:

- газ, постепенно рассеется в воздухе;

- нефть будет собрана.

Наличие службы ликвидации аварий и использование современных методов и оборудования позволяют минимизировать вредное воздействие, наносимое окружающей среде.

Пары сырой нефти малотоксичные. Большее воздействие оказывает соприкосновение с жидкой нефтью кожи человека, вследствие чего могут возникать дерматиты и экземы. Главная опасность при выбросе природного газа связана с удушьем при недостатке кислорода. Это может происходить при большом содержании метана (СН₄) в воздухе, когда парциальное давление и удельное содержание кислорода резко уменьшаются.

При пожаре пролива нефти, как показывают расчеты, поражения тепловым излучением людей и материальных объектов не происходит даже в непосредственной близости от стены огня. Пожар пролива нефти приводит к разрушению надземных трубопроводов и узлов только в случае, когда материальные объекты попадают внутрь горящего разлива.

По данным статистики, при неорганизованных выбросах природного газа (метана) в атмосферу на объектах нефтегазового комплекса явлений взрыва не отмечалось. Вероятность взрыва облака паров нефти с воздухом так же незначительна. Это может быть объяснено свойствами метана: низкой плотностью газа (0,682кг/м3), достаточной химической стабильностью, способностью к детонации лишь с помощью сильных инициирующих зарядов и низкой скоростью химического взаимодействия с кислородом воздуха. Результаты статистических исследований дают основание полагать, что в отличие от тяжелых углеводородов газообразный метан представляет меньшую опасность взрыва больших масс ГПВС.

Анализ возможных опасностей производился с целью выявления наиболее вероятных причин, которые могут привести к аварии на площадке, определения поражающего действия аварийного взрыва на обслуживающий персонал, производственные объекты, конструкции зданий и технологическое оборудование. Анализ технологических особенностей проектируемого объекта показал, что на нем могут реализоваться следующие опасности: