План
Введение
1. Принципыинженерно-экологического зонирования и эколого-экономическая эффективностькустового безамбарного бурения
2. Оборудование циркуляционных систем для безамбарногобурения
3. Утилизация отходов безамбарного бурения нефтяныхскважин
Список литературы
Введение
Актуальной задачей сегодняшнего дня в округеявляется щадящий режим природопользования, направленный на сохранение лесов,чистоты рек и озер, обеспечение воспроизводства флоры и фауны, охрану редких иисчезающих животных и птиц.
Достигается это путем создания сети заповедных иособо охраняемых природных территорий, разработки и внедрения экологическичистых методов добычи нефти и газа, применения в лесной промышленностибезотходных технологий, строительства эффективных очистных сооружений.
Для осуществления этих задач должна бытьразработана концепция эколого-экономической сбалансированности развития промышленногои жилищного комплексов автономного округа, претворение в жизнь которойпозволяет решать накопившиеся проблемы.
С целью уменьшения загрязнения окружающей средынефтегазодобывающим комплексом ведутся разработки и внедряются новыеприродосберегающие технологии. Осваивается безамбарное бурение, позволяющеезначительно снизить объемы производственных отходов.
1. Принципы инженерно-экологического зонирования и эколого-экономическаяэффективность кустового безамбарного бурения
Обоснование выбора технических объектов и их размещенияна территории месторождения должно отвечать критериям эколого-хозяйственнойоптимизации. Под ней будем понимать достижение наиболее рациональногоэкологического равновесия при хозяйственной деятельности, т.е. при максимумеэкономической выгоды — минимум ущерба для окружающей природной среды.Эколого-хозяйственная оптимизация базируется на проведении соответствующихприродоохранных мероприятий, которые направлены, с одной стороны, на сохранениеокружающей природной среды, с другой — на соблюдение безопасности производства.Основой эколого-хозяйственной оптимизации являются эколого-экономическиекомпромиссы. Это означает, что необходимы оценка и сбалансированный учетприродных, социально-хозяйственных, технических и технологических показателейпо строительству и эксплуатации инженерных сооружений, разведке и разработкенедр. Такая оценка может быть выполнена на основе функциональногоинженерно-экологического зонирования. Суть такого зонирования заключается ввыделении участков различного функционального назначения и экологическогорежима использования.
В качестве примера рассмотрим Ковыктинскоегазоконденсатное месторождение, которое расположено в Жигаловском районеИркутской 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 иэкологическими условиями, что затрудняет его освоение. Особо следует отметитьналичие зон аномально высокого давления пластовых рассолов (залегающих наглубинах около 1800 м), разбуривание которых приводило ранее к осложнениям иаварийным ситуациям.
Мною обоснованы и используются следующие критерииэколого-экономической оптимизации при проведении зонирования Ковыктинскогоместорождения:
— экологическая ценность ландшафтов и ихкомпонентов, определяемая по значимости выполняемых ими средозащитных,средообразующих, биостационных и иных функций;
— ценность природных ресурсов (лесных основного ипобочного пользования, водных поверхностных и подземных, промысловых животных ирыб и др.) с точки зрения их значимости для местных землепользователей;
— природоохранные ограничения, предъявляемыезаконодательством, в котором обосновывается выделение водоохранных, нерестовых,охотопромысловых, орехопромысловых и других зон охраны природы и особоохраняемых природных территорий;
— состояние экосистем, антропогенная нарушенностькоторых снижает их экологическую и ресурсную ценность;
— пожароопасность территорий, определяемая классомгоримости лесов;
— динамические категории ландшафтов, включающиекоренные, мнимо коренные, серийные и устойчиво длительно производные группыфаций;
— уровень развития ландшафтов (оптимальный,ограниченный, редуцированный);
— техногенная устойчивость ландшафтов,определяемая по соотношению чувствительности, восстанавливаемости и способностик ассимиляции загрязнителей (буферность);
— инженерно-геологические условия — прочностьгрунтов, крутизна склонов, наличие многолетней мерзлоты и зон разгрузкиподземных вод, их геологическая защищенность, развитие геодинамическихпроцессов, в том числе опасных и катастрофических, например, оползней, просадокгрунтов, наводнений и паводков в долинах рек и др.;
— горнотехнические условия бурения скважин,осложняющие их проходку — поглощения буровых растворов карстовыми пустотами итрещинами в зоне аэрации и интенсивного водообмена при размещении скважин навысоких водоразделах плато, что приводит к увеличению объемов бурения,возрастанию риска аварийности в зонах аномально высокого пластового давленияминерализованных вод (рассолов);
— схема размещения (кустования) скважин,обеспечивающая полный отбор (дренаж) газа продуктивных горизонтов.
Для рассмотренных критериев предложена системаоценочных показателей, выполненная по трехбалльной шкале. В обобщенном видепоказатели делятся на пять групп. Показатели первой группы связаны с общимиприродоохранными ограничениями, второй — с условиями ведения лесного и охотничьегохозяйства, третьей — с инженерно-геологическими условиями строительства иэксплуатации инженерных сооружений, четвертой и пятой определяютсягорнотехническими условиями бурения скважин и схемой размещения кустов.Интегральная инженерно-экологическая оценка является итогом перерасчетасуммарных значений трехбалльной шкалы в пятибалльную. По принятой терминологиибалл называется классом экологического бонитета.
В зоне I класса бонитета наиболее высокиеограничения на размещение промышленных объектов. Здесь представлены особоохраняемые и ценные в экологическом и хозяйственном отношениях природныеобъекты и ресурсы, ландшафты с пониженной техногенной устойчивостью. Для зоныхарактерны неблагоприятные инженерно-геологические и горнотехнические условия. Сеткакустов добывающих скважин не обеспечивает требуемых параметров извлечения газа.В то же время земли этой зоны наиболее привлекательны для ведения охотничьего илесного хозяйства.
В зоне V класса бонитета, напротив, нет особыхприродоохранных ограничений, ландшафты мало значимы в экологическом и ресурсномплане, устойчивы к техногенным воздействиям. Здесь преобладают гари, вырубки,техногенные пустоши и нарушенные вторичные леса. Инженерно-геологическиеусловия благоприятные для строительства и эксплуатации инженерных сооружений,не выявляются геологические осложнения для бурения, выдерживается расчетнаясетка кустования скважин. Поэтому такие земли не представляют особой ценностикак лесные и охотничьи угодья, но как участки недр благоприятны для размещенияобъектов газового промысла, бурения и эксплуатации скважин. РазработкуКовыктинского газоконденсатного месторождения планируется осуществлять сиспользованием технологий кустового безамбарного бурения. Это сложныйтехнический и технологический процесс, требующий особенно скрупулезногоотношения к вопросам эколого-хозяйственной оптимизации.
Как отмечалось, под эколого-экономическойэффективностью понимается получение наибольшего экономического и экологическогоэффекта при минимуме усилий. Она достигается посредством различных технических,технологических, проектных, нормативно-правовых и других решений,обеспечивающих наиболее выгодный экономический вариант, минимизацию ущербаокружающей среде, снижение производственных расходов и затрат на проведение природоохранныхмероприятий. Применительно к бурению и эксплуатации скважин на нефть и газудешевление себестоимости продукции и уменьшение техногенного воздействия наприродные комплексы происходит за счет применения прогрессивных технологий иэкологизации производства. В совокупности они направлены на получение большегоколичества добываемого углеводородного сырья, уменьшение негативного влияния наокружающую природную среду и, как следствие, снижение платежей за изъятиеземель, других природных ресурсов и объектов, их нарушение, загрязнение,рекультивацию. При этом требования к экологическому состоянию территории в зонетехногенного воздействия должны регламентироваться природоохраннымзаконодательством.
Кустовое наклонное безамбарное бурениерассматривается как средство организации экономически и экологическиэффективного строительства поисково-разведочных и эксплуатационных скважин,добычи сырья. Оно позволяет более полно, рационально и комплексно осуществлятьосвоение и охрану недр, решать природоохранные задачи.
Кустовое бурение заключается в проходке с однойплощадки пучка скважин, одной вертикальной и нескольких, обычно до 4-7,наклонных. Впервые его стали применять при бурении с морских платформ нашельфе. Однако впоследствии такой способ нашел применение и на суше. Сегоднянаиболее разработана технология безамбарного бурения в таких крупных компанияхкак British Petroleum, Rust Environment & Infrastructure, Baker HughesInteq, Ethyl Corporation, Great Lake Chemical Corporation и других. Существуетбогатый мировой опыт разработки месторождений полезных ископаемых методамиглубокого кустового безамбарного бурения с соблюдением норм экологическойбезопасности. Большинство ведущих компаний мира основывают свою доктрину наконцепциях допустимого риска. Многие производители вкладывают большиефинансовые средства в охрану окружающей природной среды как гарант сниженияобщего риска производства, обеспечения экономической выгоды (прибыли) присоблюдении норм охраны окружающей среды.
Строительство, проходка и эксплуатация кустовскважин позволяет сократить производственные расходы за счет обустройства однойплощадки, вместо нескольких при традиционном вертикальном бурении. За счетцентрализации происходит упрощение производственной и социально-хозяйственнойинфраструктуры, связанной со строительством и эксплуатацией инженерныхсооружений и обслуживанием персонала. Сокращается протяженность линейныхсооружений — дорог, трубопроводов, линий электропередачи и связи. Уменьшаетсяколичество площадочных объектов, прежде всего буровых площадок, УППГ,компрессорных станции, запорной арматуры, жилых поселков и др. Особое значениеснижение площадей временного и постоянного землеотвода имеет в районах сприродоохранными ограничениями. Бурение с одной площадки расходящихся в разныестороны наклонных скважин позволяет дренировать большую площадь продуктивногогоризонта, в том числе участков недр, расположенных под территориями снеблагоприятными инженерно-геологическими и экологическими условиями, а такжеизбежать проходки скважин в зонах разломов и аномально-высокого давлениярассолов, в местах слабо изученных поисково-разведочным буровыми игеофизическими методами.
К ограничениям кустового наклонного бурения вусловиях Ковыктинского месторождения относятся: удлинение ствола наклоннойскважины, недостаток мощности отечественных буровых станков для бурения скважиндлиной более 6000 м, необходимой для достижения глубины забоя 3000 м в радиусе забора газа 2000 м. Используемые зарубежные станки и оборудование имеют значительнобольший вес, габариты и цены. Поэтому стоимость работ, с учетом затрат наперевозку и монтаж оборудования, обучение персонала, превышает казахсатнские,что снижает рентабельность производства и срок окупаемости.
Технология безамбарного бурения позволяетпроводить очистку поступающей из скважины загрязненной промывочной жидкости наспециальных установках без использования котлованов-отстойников. В этом случаецикл повторного водопотребления становится замкнутым, снижается емкостной парк.Для соблюдения природоохранных требований очистки применяется специальноразработанный токсикологический контроль. Экологически позитивным факторомявляется также сокращение землеотвода под амбары, исключаются нарушениеокружающей природной среды при их строительстве и эксплуатации, фильтрациязагрязнителей в подстилающие горизонты.
Существуют и объективные технологические итехнические сложности, которые снижают экономическую значимость безамбарногобурения. Они связаны с перенастройкой очистных сооружений при использованииразных типов буровых растворов, применяемых при проходке пластов в зоне аэрациии интенсивного водообмена, пресных водоносных горизонтов, солевых и подсолевыхгоризонтов в зоне замедленного водообмена. Предложенный мною подход кобустройству Ковыктинского газоконденсатного месторождения на основефункционального инженерно-экологического зонирования, ориентированного наприменение кустового безамбарного бурения, позволяет повышать рентабельностьгазового промысла, снижать уровень техногенного воздействия на окружающуюсреду, находить компромиссные решения с другими землепользователями,обеспечивать экологическую безопасность производственного процесса, отвечаетпринципам комплексного природопользования и рационального освоения недр всырьевых районах, требованиям природоохранного законодательства. Кроме всегопрочего необходим также комплексный и сбалансированный учет эколого-социальныхфакторов, экономических и внеэкономических показателей, влияющих наэффективность недропользования.
2. Оборудование циркуляционных систем для безамбарного бурения
За период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современнымоборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем вобласти промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итогукрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделийотечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний темсамым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификацииобслуживающего персонала.
К сожалению, все современные разработки ранее исейчас выполняются на инициативной основе и не финансируются ни бюджетом, нинефтегазодобывающими предприятиями. Существующая тендерная система закупокзачастую производится при недостаточном участии технических специалистов, чтоприводит к приобретению более дешевого, но не всегда качественногооборудования. Вследствие этого научно-производственные компании, занимающиесясозданием новых изделий, ограничены в сбыте своей более современной продукции ив финансировании собственных научных разработок.
Циркуляционная система буровой установки (ЦС) предназначена для обес-печения технологически правильнойциркуляции бурового раствора, его очистки, приготовления, поддержания требуемыхсвойств, предотвращения загрязнения окружающей среды отходами бурения, причем,требования экологической безопасности бурения становятся далеко не последними.
Циркуляционная система представляетдостаточно сложную систему распределения потоков бурового раствора ихимреагентов, водо- и электроснабжения, отопления и т.д. Основные составные ЦС:блок очистки, промежуточные и приемные емкости, блоки приготовления буровыхрастворов и химреагентов.
/>
Комплектность ЦС-БА 1 Блок очистки 40 м3. 1 шт. 2 Блок промежуточный 40 м3. 1 шт. 3 Блок приемный 40 м3. 1 шт. 3а Блок пригот. хим. реагентов 5 м3. 1 шт. 4 Блок хранения химреагентов 40 м3. 1 шт. 5 Блок распредустройств 1 шт. 6 Блок флокуляции и коагуляции 1 шт. Состав монтируемого оборудования ЦСМ-БА 7 Вибросито СВ 1ЛМ 1 шт. 16 Диспергатор гидравлический ДГ-2 1 к-т 8 Дегазатор 'Каскад 40.02' 1 шт. 17 Диспергатор ДШ-100 1 шт. 9 Пескоотделитель гидроциклонный ГЦК-360 1 шт. 18 Смеситель СМ-100 (с воронкой) 1 шт. 10 Илоотделитель ИГ45-М 1 шт. 19 Насос 6Ш8-2 2 шт. 11 Блок центрифуги БЦ 1 к-т 20 Контейнер для шлама 5 м3 (не показан) 1 шт. 12 Буровой насос НБТ-475 1 шт. 21 Нассо 1ВПН* 1 шт. 13 Конвейер винтовой КВ-500 2 шт. 22 Перемешиватель ПЛ 6 шт. 14 Дизельный агрегат В2-500ТК 1 шт. 23 Перемешиватель гидравл. 4УПГ (не показан) 4 шт. 15 Насос ВШН-150 2 шт. 24 Полуприцеп-тяжеловоз 4 шт. 16 Трубопроводная обвязка с запорно-распределительной и регулировочной арматурой 1 к-т.
Основы экологии бурения, несомненно, лежат вочистке буровых растворов. Грамотное оснащение блоков очистки необходимымоборудованием в 2-3 раза снижает объем наработки бурового раствора, аполучаемый шлам в этом случае нетекуч, легко поддается транспортировке иобезвреживанию по известным технологиям.
Блок очистки снабжен дегазатором «Каскад 40»,виброситом СВ1ЛМ, ситогидроциклонным сепаратором (СГС – вибросито сустановленным над ним пескоотделителем), илоотделителем, центрифугой ОГШ-50.
Вибросито является первой ступенью очистки иудаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более10-20% грубодисперсной выбуренной породы. Очистная и пропускная способностьвибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовойкассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных виброситпрактически идентичны, т.е. их технологические характеристики близки. Так,вибросито СВ1ЛМ по своим техническим и технологическим показателямсоответствует виброситу фирмы «Свако» (виброускорение – 5,5 g, площадь ситовой поверхности – 2,6 м2). Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы400 ч. и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации.Известны экземпляры, простоявшие 700-1000 часов.
Определяющими для выбора вибросита являются, какправило, 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, иперепланировка оборудования при замене не требуется.
Вторая и третья ступени очистки – пескоотделителиПГ 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 гидроциклонымогут выделить до 30-40% выбуренной породы.
Блоки очистки комплектуем установкой очистки набазе центрифуги ОГШ-50, разработанной еще в 80-е годы и инициативно доведеннойдо 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 ичастоты вращения ротора. Обычно при бурении используются центрифуги с частотойвращения не более 2000-2200 об./мин, т.к. работа на более высоких скоростяхрезко увеличивает износ и снижает срок службы. Производительность центрифуг пораствору является побочным фактором, завышаемым многими фирмами в рекламныхцелях. Её увеличение резко уменьшает качество очистки, т. к. склонный кдиспергированию мелкий шлам остается в буровом растворе. Регулированиепроизводительности центрифуги осуществляется простым изменением подачипитающего насоса.
Надежность центрифуг высока. Срок службы составляет4-6 лет и более.
Двадцатилетний опыт работы с отечественными иимпортными центрифугами показал, что наиболее простыми в эксплуатации, монтажеи обслуживании являются ОГШ-50 с диаметром ротора 500 мм. Увеличенный диаметр ротора уменьшает его забиваемость шламом и исключает обязательноетребование для центрифуг с меньшим диаметром ротора – предварительную тонкуюочистку бурового раствора. Эти центрифуги могут удалять до 3 т. шлама в час, втом числе и грубодисперсного.
Обязательный элемент ЦС – дегазатор «Каскад 40»,заменивший известный ДВС-III. «Каскад 40» – это дегазатор непрерывного действияс 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 независит от газосодержания бурового раствора. Напротив, запуск струйного насосапроблематичен, если содержание газа в растворе более 6-7%, т. е. всегдатребуется незагазированный буровой раствор. Кроме того, КПД вакуум-насосадегазатора «Каскад 40» – около 90%, а КПД струйного насоса редко превышает 20%.Как следствие, вакуум в дегазаторах со струйными насосами всегда меньше, азначит, и ниже качество дегазации.
В ЦС входит также блок приготовления буровыхрастворов и химреагентов БПР-2, включающий насосы 6Ш8-2 и ПР63, перемешивателитипа ПЛМ, гидросмесители СГМ-100 и СГ-101, диспергаторы ДШМ-100 и ДГ-2, а такжеемкости для приготовления буровых растворов и химреагентов с выдачей по-следнихна обработку раствора в БПР-2 или в систему циркуляции. Блок БПР-2 обеспечиваетмеханизированное приготовление растворов, т.к. реагент подается нагидросмеситель из мешков или контейнеров через воронку или специальнымпневмозагрузчиком.
Отдельное направление в производстве оборудования дляпромывки скважин – мобильные циркуляционные системы (МЦС), служащие для буренияскважин малого диаметра, вторых стволов и комплектации передвижных буровыхустановок.
Особенности проектирования и изготовлениямобильных циркуляционных систем определяются следующими факторами:
— уменьшенный по сравнению с обычным бурениемтребуемый объем промывочной жидкости на дневной поверхности и невысокий еёрасход (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 пониженнойвлажности (нетекучий) в целях уменьшения объема вывозимых отходов бурения.
Исходя из этого, применение обычных средствочистки, приготовления и хранения бурового раствора не всегда целесообразно, аиногда просто невозможно. Поэтому, помимо оборудования обычных ЦС, вкомплектацию мобильных ЦС входит специальное малолитражное малогабаритноеоборудование.
Так, специально для мобильных ЦС нами налаженопроизводство линейного вибросита СВ1ЛМ-02, имеющего длину 2400 мм и высоту уровня перелива бурового раствора 600 мм. Для бурения с расходом промывочнойжидкости до 12 л/с разработано и выпускается однокассетное вибросито СВМ сплощадью ситовой поверхности 1,2 м2 и высотой уровня перелива 440 мм.
Оно же применяется для осушки шламапескоотделителей. В малогабаритных пескоотделителях используются, как правило,гидроциклоны диаметром 150 мм, из которых набирается батарея циклонов на любойтребуемый расход жидкости. Есть модификация с отключаемыми гидроциклонами, чтоудобно при бурении с разными расходами жидкости по мере углубления скважины. Вмобильных ЦС целесообразно применение центрифуг небольшой мощности (до 12 кВт)типа ОГШ-32 и ОГШ-35. При подаче буровых насосов до 15 л/с, центрифугипозволяют без разбавления бурить на плотности 1,1 г/см3, а в комплекте свиброситом и ситогидроциклонным сепаратором являются достаточным наборомсредств для эффективной очистки буровых растворов в мобильных блоках очистки свыходом нетекучего шлама.
Для приготовления буровых растворов в мобильных ЦСиспользуются стандартные гидросмесители в комплекте с насосом 6Ш8-2 илималолитражные гидросмесители, работающие от специальных бессальниковыхпогружных насосов типа ПН мощностью до 12 кВт и производительностью до 60м3/час. Эти же насосы применяются для обвязки пескоотделителя, а в комплекте савтоматическим регулятором уровня и для и перекачки раствора из специальнойустьевой емкости на вибросито в случае недостаточной высоты устья буровойустановки. Насосы типа ПН требуют только периодической смазки подшипниковогоузла. Срок службы первых насосов, эксплуатируемых в настоящее время, превышает8 лет. Для приготовления буровых растворов в малогабаритные ЦС встраиваетсясистема приготовления, аналогичная блоку БПР-2, или непосредственноисполь-зуется БПР-2.
Как правило, ввиду недостаточной высоты устья инеобходимости иметь на дневной поверхности требуемый объем бурового раствора,эксплуатация МЦС производится в стационарном варианте, а не с транспортногосредства. Наметилась тенденция крупноблочного исполнения МЦС с возможностьюперевозки без демонтажа оборудования и быстроразъемным соединением блоков, чтоисключает дополнительные транспортные расходы, потери времени на монтаж, выходиз строя оборудования при сборках, разборках и перевозке. За счет этих факторовдополнительные расходы буровых компаний на приобретение более современногооборудования быстро окупаются.
Нужно отметить, что вариантов компоновки мобильныхЦС достаточно много и их проектирование и поставка производится по разовымтехническим требованиям с привязкой к разным типам буровых установок и условиямбурения.
Как бы эффективно не работала система очистки, набуровой всегда образуются значительные объемы шлама, избыточного буровогораствора и буровых сточных вод.
Избыточный буровой раствор насыщен коллоиднойглиной, не сепарируемой из раствора обычными средствами очистки. Для отделенияглины некондиционный раствор требуется обработать коагулянтами и флокулянтами споследующим разделением в центрифуге на техническую воду и сгущенный шлам.
Процесс обработки раствора осуществляется в блокекоагуляции и флокуляции БКФ, называемом также блоком химического усиленияцентрифуги. Он представляет систему емкостей для затворения реагентов,дозировочных насосов, расходомеров и трубопроводной обвязки.
Избыточный буровой раствор специальнымдозировочным насосом подается в смесительный трубопровод и в него дозировочныминасосами вводятся кислота, коагулянт и флокулянт с последующим поступлениемсмеси в центрифугу, в которой вода отделяется от твердой фазы, и они раздельновыводятся из центрифуги. Осветленная жидкость поступает снова в БКФ дляконтроля и откачивается специальным насосом в емкости хранения. Твердая фазанаправляется в шламоприемники или амбар.
Производительность блока по раствору – до 3-4 м3/ч– позволяет перерабатывать 40-50 м3 раствора в сутки.
Важной задачей, которая должна быть решена прибурении скважин в природоохранных зонах, является захоронение или утилизацияшлама. Широко распространен метод обезвреживания шлама путем смешения его спорошкообразными поглотителями такими, как цемент, доломит и другие материалы.После смешения шлам приобретает свойства безвредного минерального грунта.
Он состоит из скребковых транспортеров,двухвального смесителя и бункера порошкообразного материала с дозатором.Подлежащий обезвреживанию шлам экскаватором подается на первый транспортер,который направляет его в смеситель. Одновременно из бункера в смесительдозировано поступает порошок. Полученная смесь выгружается на второйтранспортер и далее в кузов самосвала или на специальную площадку. Через суткисмесь представляет собой сухую, не размокающую в воде комковую массу, похожуюна грунт.
Производительность установки по шламу составляет4-5 м3/ч. Она может устанавливаться как на скважине, так и настационарном полигоне.
Такая установка работала в Астрахани наспециальном полигоне, куда шлам транспортировался с буровой платформы «Астра»,ведущей бурение на Каспийском шельфе, а также с других буровых установок,работающих в пойме Волги. К настоящему времени выпущено еще три модификацииустановок для обезвреживания шлама.
При необходимости комплекс оборудованияциркуляционной системы оснащается блоком очистки буровых сточных вод, что вцелом решает задачу экологически безопасного, в т.ч. и безамбарного бурения.
Сложно судить о надежности оборудования ЦС в связис недостаточным качеством его эксплуатации. Так, при плохом натяжении ситоваякассета на вибросите выходит из строя за 50-100 ч. При правильном натяжении всоответствии с инструкцией срок её эксплуатации увеличивается до 400-500 ч. иболее.
Вибраторы выходят из строя из-за негерметичностиввода силового кабеля уменьшенного сечения в клеммную коробку электродвигателя.Хотя кабель нужного сечения поставляется в комплекте с виброситом, на монтаж онзачастую не попадает. Центрифуга ОГШ-50 весьма надежна в эксплуатации, еслипосле остановки ее промывать, при запуске пользоваться автоматикой, имеющейся всиловом шкафе, и не подавать в нее раствор до полного разгона ротора.
Отрадно, что наметилась тенденция специальногообучения инженеров по очистке, чему мы в известной степени обязаны сервиснымзарубежным компаниям по буровым растворам, предъявляющим повышенные требованияк средствам очистки и качеству обслуживания.
3. Утилизация отходов безамбарного бурения нефтяных скважин
1. Обезвреживание отходов бурения в процессепроизводства грунтошламовой смеси.
2. Использование грунтошламовой смеси прирекультивации нарушенных земель.
Состав и характеристики грунтошламовых смесей,требования к ним и исходным компонентам, методы испытаний, экологическиепоказатели приведены в технических условиях ТУ 5711-007-55446355-2004«Строительный материал для рекультивации нарушенных земель» и ТУ5711-011-55446355-2004 «Смеси грунтошламовые для рекультивации нарушенных земель».
Комплекс работ по обезвреживанию буровых шламовможет быть проведен на специализированных полигонах или площадках, обустроенныхвблизи мест бурения скважин, рекультивации земель.
При переработке бурового шлама в строительныйматериал – смесь грунтошламовую, производится перемешивание в определенныхпропорциях отходов бурения, торфа и песка. При необходимости по результатаманализов в смесь вводятся биодеструкторы углеводородов, сорбенты, адаптогены,минеральные удобрения.
Грунтошламовая смесь является, по сути, грунтом,водно-физические и агрохимические свойства которого можно регулировать, изменяясоотношение компонентов композиции и вводя необходимые добавки. Смеси сминимальным содержанием торфа могут быть использованы в качестве грунта для засыпкивыемок. При увеличении доли торфа в композиции и введении в нее расчетногоколичества элементов питания, мелиорантов грунтошламовая смесь применяется длясоздания плодородного рекультивационного слоя.
Рекультивация земель с использованиемгрунтошламовых смесей не вносит принципиальных изменений в принятые технологии,но имеет ряд специфических особенностей. На склоновых песчаных грунтах (откосыдорог, карьеров), при закреплении песков грунтошламовая смесь готовится изшлама и торфа с максимально высокой допустимой долей отходов бурения скважин,наносится слоем 10- 15 см и перемешивается с грунтом фрезерованием на глубину25- 30 см. Для раскисления и оструктуривания торфяных почв готовится смесь из отходовбурения и песка.
Биологический этап рекультивации нарушенных земельвключает создание рекультивационного слоя с использованием грунтошламовыхсмесей, повышение его плодородия в соответствии с потребностями растений, посевмноголетних трав или посадку саженцев древесно-кустарниковой растительности,уход за посевами и посадками. Компоненты грунтошламовой смеси (торф и отходыбезамбарного бурения скважин) обладают достаточно высоким потенциальнымплодородием, что позволяет снизить расход минеральных удобрений и мелиорантов,но не исключает их применения. Нормы внесения агрохимикатов рассчитываются порезультатам химического анализа смесей.
Соответствие характеристик грунтошламовой смеситехнологическим, экологическим и санитарным нормам подтверждается в ходесертификации продукции.
Технология и комплект оборудования длябезамбарного бурения, в т.ч. при восстановлении скважин методом зарезки боковыхстволов
Циркуляционная система очистки бурового раствора
Предназначена для снижения потребности в воде при проведениибуровых работ за счёт регенерации отработанного бурового раствора (БР), а такжесокращения объёма подлежащих утилизации буровых отходов, повышения экологическойчистоты проведения буровых работ за счёт исключения выброса отработанного БР вокружающую среду. Очистка БР осуществляется механическим путем на виброситах ицентрифугах, а также с помощью химического связывания мелкодисперсныхколлоидных частиц глины в более крупные в блоке химического усиления споследующим их отделением на центрифугах с целью получения практически чистойводы для использования в буровом растворе.
В комплект входят:
* установка для грубой очистки БР (2 вибросита);
* установка для тонкой очистки БР (2 центрифуги);
* установка для перекачки БР (два винтовыхнасоса);
* установка для химического усиления очистки БР(блок химического усиления центрифуг).
*Установка для грубой очистки бурового раствора — вибросито
Предназначено для грубой очистки бурового растворамеханическим путем. Технические характеристики установки представлены в табл.1.
Таблица 1. Технические характеристики установкидля грубой очистки бурового раствора – виброситоХарактеристики Показатели
производительность, м3/час 20
площадь рабочей поверхности одной сеточной панели, м2 0,97
частота колебаний, Гц 15-35
направление линии колебаний относительно поверхности сеток, угл. 50
минимальный размер удаляемых частиц, мм 0,2
тип привода электродвигатель АИМ100 4 кл. 45ТУ 16.525.666-86
частота вращения, об/мин. 1500
электрическое исполнение оборудования взрывобезопасное
климатическое исполнение УХЛ кат. 3 по ГОСТ 15150-69
рабочая температура, С, не менее 10
габариты, мм 3300х2400х2200
вес, кг, не более 2500
Установка для тонкой очистки бурового раствора –центрифугапредназначена для тонкой механической очистки бурового раствора, техническая характеристикацентрифуги представлена в табл.2.
Таблица 2. Технические характеристики установкадля тонкой очистки бурового раствора – центрифугаХарактеристики Показатели
производительность, м3/час. 25
тип привода электрический
регулирование скорости барабана в диапозоне 0-300 об/мин. бесступенчатое, гидравлическое
тип соединения привода с барабаном гидромуфта
частота вращения входного вала номинальная, об/мин. 3000
скольжение при выведенном черпаке 1,8
рабочая жидкость масло турбинное ТП «С» ГОСТ 15150-69
объем рабочей жидкости, л. 40
регулирование разности скоростей вращения барабана и шнека, об/мин. 0 — 90
напряжение питания, В 380
частота, Гц 50
установленная мощность, кВт 57
электрическое исполнение оборудования Взрывобезопасное
климатическое исполнение УХЛ кат. 3 по ГОСТ 15150-69
рабочая температура, С, не менее 10
габариты, мм 3200х2145х2100
размер барабана с коробкой скоростей, мм, не более 2600
вес центрифуги, кг, не более 3600
вес барабана, кг, не более 610
Винтовой насос для подачи бурового раствора предназначендля перекачивания бурового раствора в циркуляционной системе очистки,технические характеристики насоса представлены в табл. 3.
Таблица 3. Технические характеристики винтового насосадля подачи бурового раствораХарактеристики показатели
тип насоса одновинтовый
производительность м3/час. авг.15
даление Мпа (кг/см2) 0,1
внешняя утечка через уплотнение, м3/час (л/час), не более 5«10-5 (0,5)
условное проходное сечение трубопровода Д., мм. 125
мощность электродвигателя, кВт 7,5
напряжение питания, В 380
частота, Гц 50
габариты, мм 3065х810х943
вес, кг, не более 900
показатели применяемости к буровому раствору из скважин:
плотность, кг/м3
вязкость (по вискозиметру ВМ6), сек 17 — 60
максимальный размер твёрдых частиц, мм 0,83
максимальная концентрация взвешенных частиц по массе,% 10
кислотность, рН 5 — 5,5
Таблица 4. Технические характеристики блокахимического усиления центрифугХарактеристики Показатели блока I показатели блока II показатели блока III
Расходы:
буровой раствор, л/мин 110 — 150 110 — 150 150 — 200
вода для разбавления раствора, л/мин 20 — 40 20-40 20 — 40
коагулянт, л/мин 0,38 — 4,5 0,3 -0,5 0,4 — 5,0
флокулянт, л/мин 0,38 — 7,6 0,3 -10,0 0,4 — 10,0
кислота, л/мин 0 — 0,7 0 — 0,7 0 — 0,7
общая установленная мощность, кВт 22 20 22
напряжение питания переменное 380 В, частотой 50 Гц переменное 380 В, частотой 50 Гц переменное 380 В, частотой 50 Гц
режим работы непрерывный непрерывный непрерывный
класс взрывобезопасности:
рабочее помещение В1-а В1-а
помещение лаборатории В1-б В1-в В1-г
комплект лабораторного оборудования для оп-ределения параметров бурового раствора поставляет заказчик поставляет заказчик поставляет заказчик
расчетная температура в помещении при темпе-ратуре окружающей среды -45°С, °С 18 18 18
габариты, мм 10290x2440x2590 8620x2380 x2380 5000x2380 x2380
вес, кг, не более 9500 9000 8000
Блок химического усиления центрифуг применяетсяв технологии безамбарного бурения, устанавливается на мобильных установках вкомплексе средств очистки бурового раствора от выбуренной породы перед центрифугами.
Предназначен для получения чистой (прозрачной)воды и устанавливается в комплексе средств очистки бурового раствора от выбуреннойпороды и газа перед блоком регулирования твердой фазы (центрифугами), попроекту строительства скважины. Позволяет сократить объем отходов, требующихзахоронения на 70 — 90%, сократить потребность в воде на 50 — 70%.
Производятся 3 модификации блока химическогоусиления центрифуг — I, II, III. Технические характеристики различных модификаций блокахимического усиления центрифуг представлены в табл. 4.
Заключение
В ходе работы над данным разделом моей дипломнойработы, я выявила:
— безамбарный метод бурения нефтяных и газовыхскважин был введен относительно недавно, и является более экологичным посравнению с остальными методами.
— безамбарный метод необходим при сложныхместонахождениях скважин, которые нуждаются в сохранении и являются экологическиважным ландшафтом. По законодательству РК на таких местностях применим толькобезамбарный метод бурения нефтяных и газовых скважин.
— за период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современнымоборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем вобласти промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итогукрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделийотечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний темсамым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификацииобслуживающего персонала.
- особая роль при безамбарном методе уделяютсяутилизации отходов.
— происходит обезвреживание отходов бурения впроцессе производства грунтошламовой смеси.
— используется грунтошламовая смесь прирекультивации нарушенных земель.
Список литературы
1.Абалаков А.Д., Кузьмин С.Б.,Половиткин В.П., Вахромеев А.Г.
2.Мищенко В.И. – генеральный директорООО «Компания «Техномехсервис», кандидат технических наук.
3.Добик А.А. – технический директор ООО «Компания«Техномехсервис», кандидат технических наук.
4.Специализированный журнал «Бурение иНефть», ноябрь, 2004 г., с. 38–41