Управление Ростехнадзора по Калужской области

О повышении экологической безопасности при разработке нефтегазовых месторождений


Многоступенчатая Биоочистка

Проблему утилизации бурового шлама необходимо решать за счет внедрения комплекса средозащитных инженерно-технических мероприятий, включающих, во-первых, применение в процессе бурения скважин бурового раствора на основе водорастворимых биоразлагаемых полимеров и четырехступенчатых систем очистки бурового раствора;

во-вторых, применение конструкции площадки скважин с устройством траншеи в теле насыпи площадки для размещения отжатого бурового шлама, за которой устраивается временная земляная емкость для буровых сточных вод.

Деятельность предприятий нефтегазовой отрасли неизбежно приводит к техногенному воздействию на окружающую среду. Это выражается, прежде всего, в вырубке лесов, деградации почв и ландшафтов, загрязнении атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, приповерхностных отложений нефтепродуктами и токсичными веществами, содержащимися в буровых растворах, а также сероводородом, содержащимся в нефти и газе.

В процессе строительства скважин образуется многотоннажный отход – буровой шлам, подлежащий утилизации. Только на территории Западной Сибири, где добывается более 50% нефти в России, ежегодно образуется более 100 тысяч тонн бурового шлама. В основном для его утилизации сооружаются земляные емкости, так называемые шламовые амбары – шламонакопители, которые считаются одними из опасных источников загрязнения.

Расходы нефтедобывающих предприятий на обезвреживание и утилизацию буровых шламов, рекультивацию шламовых амбаров ежегодно составляют миллиарды рублей. Однако до сих пор не разработаны технологические решения, позволяющие с высокой эффективностью и минимальным техногенным воздействием их обезвреживать и утилизировать.

Для снижения негативного воздействия буровых работ и эксплуатации скважин наряду со строгим соблюдением технологии добычи и транспортировки нефти, повышением надежности оборудования важную роль играет организация эффективного контроля и прогноз изменения экосистем во времени и пространстве, другими словами, организация мониторинга.

Такой комплексный мониторинг экосистем осуществлялся на одном из месторождений Западной Сибири, расположенном в болотном типе ландшафта в северо-таежной зоне, в течение шести лет. Экспедиционные работы проводились при участии специалистов разного профиля. Изучались степень и скорость естественного зарастания кустовых насыпных песчаных площадок и амбаров, состояние почвенного и растительного покрова, почвенной микробиоты, энтомофауны, наземных позвоночных и птиц, гидробионтов (фито- и зоопланктон, зообентос и ихтиофауна окрестных водоемов), а также оценивался гидрологический режим территории. В качестве биоиндикаторов использовались почвенные микроорганизмы, растения, животные, гидробионты, этому также предшествовало изучение состава и свойств буровых шламов.

Используя результаты мониторинга и изучив существующие методы рекультивации шламовых амбаров, выявили необходимость разработки такой технологии утилизации отходов бурения, которая была бы эколого-экономически выгодна и, прежде всего, ускоряла процесс восстановления исходных экосистем или создавала условия для возникновения новых.

При обосновании того или иного метода утилизации шлама необходимы химико-аналитические исследования буровых шламов для определения содержания естественных радионуклидов и соединений тяжелых металлов в подвижных формах. Буровой шлам является основным многотоннажным отходом нефтедобывающей промышленности, разновидностью отходов промышленности, которые имеют ряд отличий, а именно являются горными породами. В процессе бурения их размельчают и выносят на дневную поверхность с помощью бурового раствора. Токсичность буровых шламов определяется содержанием токсичных компонентов в выбуренной породе и применяемых реагентах.

В настоящее время в Российской Федерации разработка месторождений ведется в нефтеносных провинциях, горные породы которых не содержат естественных радионуклидов и соединений тяжелых металлов в подвижных формах выше установленных нормативов. Применение экологически малоопасных рецептур глинистого или безглинистого буровых растворов на основе водорастворимых биоразлагаемых полимеров по всем интервалам бурения снижает их негативное воздействие, а также токсичность бурового шлама и буровых сточных вод. Используемые для обработки буровых растворов прочие материалы и химреагенты должны иметь также согласованные в установленном порядке показатели токсичности (ПДК, ОБУВ, ЛД50 и др.) и иметь класс опасности не более IV класса. При планировании применения веществ с неизвестными санитарнотоксикологическими характеристиками необходимо затребовать соответствующие документы у производителя или организовать определение необходимых показателей токсичности и класса опасности материалов и образующихся отходов.

Отделение и отжатие (очистка) бурового шлама осуществляются с использованием четырехступенчатой системы очистки бурового раствора, в состав которого входят: высокоэффективные вибросита, пескоотделители или ситогидроциклонные установки, илоотделители, центрифуги.

Использование данной системы очистки позволяет сократить потребление воды на технологические нужды на 60–75%, расход химреагентов на 30–40%, что повышает экологическую безопасность производства буровых работ и снижает возможное воздействие от образующихся отходов.

Шлам, прошедший четырехступенчатую систему очистки, подвергается лабораторным исследованиям на предмет соответствия нормативам, указанным в санитарно-эпидемиологическом заключении, а также содержания нефтепродуктов, которое не должно превышать 0,5%. На основании результатов лабораторных исследований принимаются решения по его размещению в конструкциях насыпей площадок. При использовании бурового раствора, обработанного реагентами Kem Pas и Poly Kem D или их сертифицированными аналогами, очищенный (отжатый) буровой шлам вне затапливаемых участков может размещаться в теле насыпей кустовых площадок.

Очищенный буровой шлам из системы очистки с помощью шнеков подается в специально сооруженную в теле насыпи земляную траншею, а буровые сточные воды перетекают во временную гидроизолированную земляную емкость, расположенные параллельно друг другу вдоль оси движения бурового станка. Данная конструкция площадки на всех стадиях строительства скважин обеспечивает раздельное складирование буровых шламов и буровых сточных вод.

Бурение скважин с использованием выбуренной породы при строительстве кустовых площадок производится вне затапливаемых участков. При этом напротив каждой группы скважин устраивается траншея для размещения очищенного бурового шлама. За траншеей в теле насыпи устраивается временная земляная емкость для буровых сточных вод.

При строительстве площадок скважин участок для устройства емкости под буровые сточные воды отсыпается до проектной отметки площадки с последующей разработкой и использованием грунта в обваловку емкости, что обеспечивает максимальное уплотнение верхнего деятельного слоя торфяной залежи под давлением насыпи, а также максимальной консолидации самой насыпи. Дно емкости поднято над максимальным уровнем грунтовых вод на 0,3 м. Гидроизоляция стенок и дна временной емкости для буровых сточных вод производится с помощью цементировочного агрегата глинистым буровым раствором.

Для сбора жидкой фазы устанавливается лоток из звеньев трубы диаметром 530 мм на опорах из брусьев, либо под техпроезд укладываются выбракованные металлические трубы диаметром 325–426 мм. Конструкция временной емкости для буровых сточных вод со значительной поверхностью зеркала воды и небольшими глубинами позволяет буровым сточным водам максимально насыщаться кислородом, что также, наравне с биоразлагаемостью реагентов, способствует ускорению биодеградации буровых сточных вод, осветлению и утилизации в коллектор.

На кустовых площадках с размещением бурового шлама в теле насыпи предусматриваются следующие виды работ: осветление и откачка буровых сточных вод, хозбытовых стоков в нефтесборный коллектор; разравнивание бурового шлама в траншее с расширением площадки куста до 23–25 метров от устья скважин и устройство на ней обваловки площадки; планировка территории емкости для буровых сточных вод до отметки не более 0,5 м над поверхностью болот и не более 0,5 м над уровнем грунтовых вод.

В результате научных исследований установлено, что очищенный буровой шлам, после его закладки в траншею, служит дополнительным противофильтрационным экраном на случай аварийных разливов.

Биологическая рекультивация осуществляется двумя основными способами: путем активизации естественного зарастания и путем подсева многолетних трав и, при обосновании, посадки черенков кустарников. Для посева трав используют сложные травосмеси, состоящие из различных видов растений: рыхлокустовых и корневищных из расчета 30–50 г на 1 квадратный метр: овсяница тростниковая – 40%, овсяница красная – 10%, фестулолиум изумрудный – 30%, кострец безостый –10%, реграс пастбищный –10%.

По сравнению с известными решениями предлагаемый способ позволяет использовать отходы бурения в качестве грунта для строительства насыпей площадок скважин, снижает потребление минерального грунта для этих целей, площади земельных участков, занимаемых под площадки бурения скважин и карьеров добычи грунта, снижает стоимость процесса утилизации бурового шлама, особенно на площадках скважин, расположенных в водоохранных зонах водных объектов, за счет отсутствия транспортировки бурового шлама и строительства шламонакопителей для его захоронения.