Меры по охране недр и окружающей среды при бурении

Буровые работы на нефть и газ нередко оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду, так же как и добыча их на промыслах, транспортировка, хранение и переработка. Рассмотрим влияние неблагоприятных факторов на окружающую среду при проведении только буровых работ на суше и в море и необходимые меры по предупреждению их отрицательного воздействия.

Площадки для буровых нередко располагаются на землях сельскохозяйственных угодий, а также занятых лесами или пастбищами, потеря которых не всегда восполняется открытием крупных нефтяных и газовых скоплений, что в последнем случае было бы оправдано. Основные загрязнения при бурении на суше связаны с разливом нефти и нефтепродуктов (дизельное топливо, смазочные масла и др.), а также с химреагентами, которые используются при бурении в различных целях (например, для снижения вязкости и водоотдачи глинистого раствора, кислотных обработок и др.).

Стоки от буровых, если последние плохо обвалованы, могут попасть в грунтовые воды, которые используются людьми, в водоёмы (реки и озёра) и естественно приносят вред растительному и животному миру (птицы, рыбы и т. д.).

Бурение на море чревато ещё большими масштабами загрязнения, если не применяются жёсткие меры по предупреждению аварийных ситуаций в отношении экологии окружающей среды.

Главными источниками загрязнения при этом являются органические вещества, попадающие при бурении в морскую воду. К ним относятся: графит, нефть, сульфит-спиртовая барда (ССБ), карбоксимстил-целлюлоза (КМЦ), а также неорганические вещества, применяемые при бурении (барит, каустическая сода), буровые сточные воды, содержащие химические реагенты, песок, глину, горюче-смазочные масла и др. Эти вещества, попадая в морскую воду, приводят к очагам загрязнений и губят животный мир моря, а также растения, кораллы и прибрежные пляжи. Нередко крупные аварии, происходившие на буровых платформах в морс, сопровождались не только выбросами огромного количества нефти в море, но и человеческими жертвами.

При проведении поисково-разведочных работ на нефть и газ, которым неизменно сопутствует бурение скважин, могут возникнуть различные осложнения и аварии, способные нанести большой вред людям, недрам и окружающей природе. Так, могут произойти выбросы промывочного раствора, открытое фонтанирование нефтью или газом, обвалы ствола скважины, провалы вышки и оборудования, пожары, грифоны и др. Аварии являются следствием несоблюдения правил и технологии проводки скважин, недоучёта геологического строения и условий залегания нефти, а также причиной больших потерь нефти и газа. В связи с этим жесткие требования должны предъявляться к цементированию колонн поисковых и разведочных скважин. Нельзя оставлять открытыми стволы скважин, чтобы предотвратить возможность перетоков нефти и газа в другие горизонты и обводнения продуктивных пластов. Для предупреждения перетоков УВ в верхние песчаные пласты, содержащие пресные грунтовые воды, в некоторых случаях спускают предохранительную колонну.

Чтобы предотвратить выбросы, связанные с уменьшением удельного веса глинистого раствора при бурении, применяют специальные промывочные жидкости (утяжелённые растворы).

При цементаже обсадных колонн разведочных скважин необходимо добиться сплошного цементного кольца вокруг обсадных труб. Качество цемента должно удовлетворять всем требованиям, особенно при бурении на значительную глубину, чтобы исключить преждевременное схватывание цемента в процессе тампонажа.

Предотвращение и борьба с газо- и нефтепроявлениями в процессе бурения скважин особенно необходимы в районах, где на глубине наблюдаются аномально высокие пластовые давления. В этих случаях применяют утяжелённые глинистые растворы, способные создать в стволе скважины давление, превышающее пластовое.

В ряде нефтяных районов на газовых объектах, в том числе на Украине, в Краснодарском и Ставропольском краях, Азербайджане и Туркмении, наблюдалось массовое образование грифонов (напорные струи воды и газа).

Особенно часто открытое фонтанирование и образование грифонов встречается па объектах, приуроченных к сильно нарушенным складкам. В этих случаях могут происходить провалы вышки и буровой установки и нередко образование грифонов с утечкой нефти и газа в атмосферу и на дневную поверхность.

Эти явления не только создают угрозу взрывов и пожаров на площадях, но и приводят к большим потерям газа (иногда до нескольких миллиардов куб. метров) и загрязнению атмосферного воздуха. Предупреждение образования грифонов и открытого фонтанировании проводится путём спуска специальной колонны, которая перекрывает верхнюю, раздробленную часть разреза скважины.

Ликвидация грифонов и глушение фонтанов производятся либо путём нагнетания в скважину большого объёма цементного раствора, либо путём бурения наклонных скважин, направленных к забою фонтанирующей скважины. В последнем случае глинистый раствор заполняет дипрессионную зону и способствуем ликвидации фонтана.

Комплекс мероприятий с целью предупреждения загрязнений буровой площадки и окружающей среды выполняется до монтажа буровой установки, далее — в процессе бурения скважины, а также после демонтажа буровой установки. Эти меры предусмотрены действующим законодательством и должны строго выполняться всеми буровыми организациями.

Основные из мероприятий по охране недр при бурении скважин на нефть и газ сводятся к следующим (меры относятся к бурению на суше):

1. До начала монтажа буровой установки верхний плодородный слой земли должен быть снят и заскладирован.

2. Территория вокруг буровой должна быть обвалована с учётом рельефа местности для предотвращения загрязнения окружающей среды буровыми, цементными и др. растворами.

3. Должна быть установлена дополнительная циркуляционная система для вторичного использования технической воды.

4. Установлены поддоны в подвышечном основании для сбора загрязнителей (буровые растворы, смазочные масла, буровой шлам, химреагенты и др.).

5. Устье скважины при простое обязательно герметизируется превентором для предотвращения выбросов из напорных горизонтов (водо- и нефтенасыщенных).

6. Для защиты от химреагентов — их доставляют в заводской упаковке и хранят в специальных помещениях, а тару вывозят в спецконтейнерах и утилизируют.

7. Выбуренную породу и избыточный глинистый раствор, а также шлам вывозят в специальные места, амбары для утилизации и захоронения после использования.

8. После окончания буровых работ все производственные от ходы, непригодные для дальнейшего использования, должны быть вывезены на свалку и сожжены с последующей засыпкой землёй или свалены в глубокие земляные амбары и засыпаны землёй.

9. После демонтажа буровой установки территория должна быть выровнена и рекультивирована, земля должна быть возвращена прежним землепользователям.

Ответственным за выполнение указанных мероприятий является руководитель буровой организации, осуществляющей бурение скважин на нефть и газ в данном районе.

Специфические мероприятия по предотвращению загрязнения при бурении нефтяных и газовых скважин на акваториях, сводятся к следующим.

Стационарные платформы и приэстакадные площадки для бурения скважин оснащаются:

1) техническими средствами по сбору и вывозу шлама (шламосборники, подъёмные краны и транспортные контейнеры);

2) герметичной системой приёма и выдачи горюче-смазочных материалов (ГСМ) и эвакуации отработанных масел (ёмкости, трубопроводы и раздаточные краны);

3) блоками приёма, хранения и выдачи порошкообразных химических реагентов и утяжелителей по замкнутой пневмосистеме;

4) закрытой циркуляционной системой промывочной жидкости и дополнительными ёмкостями для сбора и вывоза химически обработанных и утяжелённых промывочных жидкостей;

5) системами сбора, очистки и утилизации буровых сточных вод (специальная установка по выполнению этой работы);

6) системами сбора и эвакуации хозяйственных и фекальных вод (ёмкости, трубопроводы);

7) системами сбора продуктов неполного сгорания ГСМ и выхлопов дизельных силовых агрегатов (коллекторы-ловушки);

8) установками оборотного и повторного водоснабжения (ёмкости, насосы и трубопроводы);

9) средствами для сбора и утилизации капельной жидкости (поддоны, желоба и др.).

Особо следует отметить вредное влияние сероводорода (H₂S) на людей и всё живое в районах, где ведутся поисково-разведочные работы и добыча нефти и газа.

Сероводород присутствует в природном газе и нефти в больших количествах. Поэтому рабочие, осуществляющие буровые работы в местах скопления сероводорода, а также производящие хранение, транспортировку и переработку природного газа богатого сероводородом, подвергаются риску его воздействия, выделение которого ускоряется под действием тепла.

В безветренные туманные дни H₂S имеет тенденцию скапливаться в низких местах в опасных концентрациях. Однако, если его температура выше температуры окружающего воздуха, он может подниматься вверх.

Каждый работник на буровой или на промысле, работа которого связана с риском воздействия сероводорода, должен уметь распознавать присутствие этого газа, уметь защитить себя от его воздействия и избежать летального исхода.

Н₂S яд, парализующий дыхательную систему и приводящий к летальному исходу за считанные минуты. Даже и небольших концентрациях он представляет опасность для здоровья человека.

При низких концентрациях Н₂S имеет неприятный запах, похожий на запах тухлых яиц. При более высоких концентрациях H₂S может иметь тошнотворный запах. При высоких концентрациях запах отсутствует, поскольку H₂S быстро убивает чувство обоняния, вызывая паралич обонятельного нерва. Отсюда следует, что по запаху нельзя обнаружить H₂S.

Поэтому существуют другие различные способы обнаружения присутствия сероводорода и определения его концентрации. К ним относятся следующие:

1. Уксуснокислый свинец в ампулах или покрытых капсулах легко изменяет цвет на коричневый или чёрный в присутствии H₂S в зависимости от его концентрации.

2. Портативные электронные детекторы являются личным средством и крепятся у человека либо на поясе, либо находятся в руках. При обнаружении концентрации H₂S, превышающей установленный уровень, включается звуковая сигнализация.

3. Трубки газоанализатора показывают концентрацию H₂S по отрезку исчезновения окраски, когда через них прокачивается воздух.

4. Фиксированные электронные датчики H₂S, используемые на крупных предприятиях в целях непрерывного мониторинга рабочего участка.

Звуковая сигнализация подаёт предупреждение о повышении концентрации H₂S выше установленного уровня.

Работа в условиях возможного загрязнения сероводородом требует соблюдения определённых правил техники безопасности для обеспечения максимальной защиты людей от воздействия этого токсичного газа.

Эти правила включают в себя: программы подготовки персонала, практические занятия с персоналом, правильное размещение защитного оборудования, план чрезвычайных мероприятий, правила поведения при чрезвычайной ситуации, использование всех методов безопасного выполнения работ.

В случае возникновения потенциальной опасности от воздействия H₂S работник должен пользоваться дыхательным аппаратом (противогазом). Существует два типа аппаратов: автономный и с подачей воздуха из стационарных баллонов.

Кроме указанных выше способов распознавания и предупреждения опасности воздействия H₂S, разработан специальный нейтрализатор, имеющий название IRONITE SPONGE, который как присадка добавляется и буровой раствор. Являясь единственным в своём роде продуктом в мире, он при введении в буровой раствор может нейтрализовать неограниченное количество H₂S путём прямой реакции с неионизиро-ванным газом в любом буровом растворе на водной основе, при любых значениях рН и температуры. Даже при бурении в зонах высокого давления IRONITE SPONGE может полностью предотвратить выход H₂S на поверхность, появление водородной хрупкости бурильных труб, коррозию труб, насосов, клапанов и т. д.

Нейтрализатор является продуктом реакции, в которой высокоактивный, специально изготовленный химически чистый железный порошок используется в качестве исходного материала. Реакция протекает при таких условиях, которые приводят к образованию особой пористой структуры типа губки. Материал обладает весьма незначительным магнетизмом, поэтому он не налипает на стенки бурильных и обсадных труб.