Интернет журныл о промышленности в Украине

НОУ ІНТУЇТ | лекція | Екозахисних технологічні заходи на нафтогазових об'єктах

  1. Вибір щільності і типу бурового розчину При бурінні свердловин виникають всілякі ускладнення. Основні...

Вибір щільності і типу бурового розчину

При бурінні свердловин виникають всілякі ускладнення. Основні з них - поглинання бурового розчину, обвалення стінок і порушення цілісності стовбура свердловини, газонафтової викид. Ці ускладнення не виникають відокремлено. Виключаючи одне з перерахованих ускладнень, можна викликати інше.

Основним способом регулювання тиску в свердловині є зміна щільності бурового розчину (промивної рідини). Небезпека втрати стійкості стінок стовбура свердловини, небезпека виникнення гідравлічного розриву гірських порід, а також необхідність створення нормального противодавления на пласти вимагають одночасного забезпечення трьох умов при підборі і призначенні щільності бурового розчину. В реальних умовах ці вимоги не завжди можна задовольнити.

Геологічні і гідрогеологічні умови буріння можуть забезпечити такі співвідношення критичних значень щільності розчинів.

Перше співвідношення:

де де   - мінімальна щільність бурового розчину, менше значення якої відбувається обвалення стінок свердловини:   - мінімальна щільність розчину, що забезпечує нормальне засунений в свердловині і виключає її фонтанування:   -максимально допустима щільність розчину, при перевищенні значення якої виникає гідравлічний розрив гірської породи і догляд розчину в пласт - мінімальна щільність бурового розчину, менше значення якої відбувається обвалення стінок свердловини: - мінімальна щільність розчину, що забезпечує нормальне засунений в свердловині і виключає її фонтанування: -максимально допустима щільність розчину, при перевищенні значення якої виникає гідравлічний розрив гірської породи і догляд розчину в пласт.

В цьому випадку умови буріння нормальні і рекомендується застосування розчину (промивної рідини) з щільністю В цьому випадку умови буріння нормальні і рекомендується застосування розчину (промивної рідини) з щільністю   забезпечує нормальне засунений на пласт забезпечує нормальне засунений на пласт.

Друге співвідношення:

В цьому випадку умови буріння ускладнені і щоб уникнути обвалення стінок свердловини рекомендується призначити компромісне значення щільності розчину В цьому випадку умови буріння ускладнені і щоб уникнути обвалення стінок свердловини рекомендується призначити компромісне значення щільності розчину . При цьому можливе поглинання бурового розчину.

Третє співвідношення:

В останньому випадку умови буріння дуже складні. Компромісним значенням щільності бурового розчину є В останньому випадку умови буріння дуже складні . тут є відносним пластовим тиском. Це той випадок, коли використовується технологія буріння при "збалансованому тиску".

Успішна проводка свердловин в значній мірі залежить від якості бурового розчину. Застосовуваний розчин повинен відповідати наступним вимогам:

  • сприяти підвищенню швидкості проходки;
  • виключати небезпека забруднення продуктивного пласта;
  • забезпечувати стійкість стовбура свердловини;
  • підтримувати сталість СНС в процесі здійснення СПО;
  • проявляти високу термостабільність.

До будь-якого розчину на водній основі можна додавати детергенти, мастильні добавки і інгібітори корозії. Щільність розчинів на вуглеводневій основі можна підвищувати додаванням карбонату кальцію або бариту.

Перед початком буріння слід визначити склад і властивості розчинів для кожного разбуріваемого інтервалу гірських порід. Для окремих площ, подібних за геолого-технічним умовам, розробляються технологічні регламенти бурових розчинів.

Технологічний регламент містить: літологічний склад порід разбуріваемого інтервалу, конструкцію свердловин, інтервали можливих ускладнень, пластовий тиск, тиск гідравлічного розриву пласта (ГРП), температуру пласта, рекомендований тип бурового розчину, матеріали і реагенти для приготування і хімічної обробки розчину, їх заплановані витрати на один погонний метр свердловини.

Технологічний регламент складається на підставі узагальнення досвіду проведення розвідувальних свердловин і повинен включати в себе розчини на основі доступних реагентів і матеріалів.

Таблиця 8.1. Приклади застосування деяких бурових розчинів № Буровий розчин Головні компоненти Призначення і умови застосування 1 Вологе повітря Повітря і вода Швидке розбурювання твердих порід при незначному припливі води. Висока швидкість потоку в кільцевому просторі 2 Піна Повітря, вода з бентонітом, вспенівающий агент Розбурювання стійких порід. Значний приплив води. Необхідність видалення крупного шламу при низькій швидкості висхідного потоку 3 Прісна вода Прісна вода Швидке розбурювання стійких пластів. Потрібні великі відстійники, флокулянти і рясне водопостачання 4 расвор з низьким вмістом твердої фази Прісна вода, полімер, бентоніт Швидке буріння в стійких породах. Низька вартість. Забруднюються розчинними солями 5 Вапняні розчини Вода, бентоніт або місцеві глини, вапно, хромлігносульфонат Розбурювання глинистих сланців. допустима температура Таблиця 8 . Невелика солестойкость 6 Калієві розчини Хлорид калію, біо- або целюлозний полімер, бентоніт Забезпечується стійкість стовбура свердловини. Висока швидкість буріння, 7 Бітумні розчини Дизельне паливо, бітум, емульгатори, 2-10% води Можна розробити розчин будь-якої щільності. термостабільність до

Методи і техніка утилізації відходів буріння

Будівництво нафтових і газових свердловин супроводжується утворенням значних обсягів відходів буріння, негативно діють на навколишнє середовище: забруднюються надра, грунту і водні об'єкти; скорочуються лісові та земельні фонди.

Велике значення при веденні бурових робіт мають техніко-економічні аспекти охорони навколишнього природного середовища, які полягають в раціональному виборі технології та технічних засобів, які забезпечують реалізацію необхідних природоохоронних заходів.

Основні джерела забруднення навколишнього середовища при бурінні:

  • промивні рідини і реагенти, використовувані для регулювання її властивостей (табл. 8.2);
  • частинки гірських порід, що виносяться потоком промивної рідини з свердловини;
  • пластові рідини, що виходять зі свердловини з потоком промивної рідини або виливаються під час газонефтепроявленій, при освоєнні і випробуванні;
  • нафту і нафтопродукти.

Таблиця 8.2. Деякі токсичні хімічні реагенти в складі бурових розчинів Реагент Концентрація,% Призначення Вуглелужні реагент 0,5-1,0 Зниження водовіддачі Гіпан 0,2-2,0 Зниження водовіддачі Хлорісний кальцій 0,1-10 Інгібітор диспергації Рідке скло 2,0-5 , 0 Інгібітор диспергації Хромпік 0,05-0,2 Термостабілізатор Кальцинована сода 0,3-0,5 Регулятор pH Мастило 1,0-2,0 Мастильна добавка

Хімічні реагенти використовуються також і при розробці нафтових родовищ методом підтримання пластового тиску. У разі внутріконтурного заводнення пластів витрата води становить до 2 Хімічні реагенти використовуються також і при розробці нафтових родовищ методом підтримання пластового тиску на тонну видобутої нафти, а при площадковому заводнении - більше 15 на тонну видобутої нафти.

Найбільший обсяг відходів буріння становлять бурові стічні води (БСВ), що представляють собою багатокомпонентні суспензії, що містять нафту і нафтопродукти, мінеральні та органічні речовини. У стічних водах в розчиненому вигляді присутні мінеральні солі натрію, калію, кальцію, магнію і хімічні реагенти. Несртепродукти знаходяться в БСВ в емульгованому і розчиненому станах. Мінеральна частина зважених речовин складається з частинок глини, утяжелителя і вибуренной породи. Високий рівень забрудненості БСВ не допускає їх скидання в об'єкти природного середовища без попереднього очищення.

Перед початком бурових робіт необхідно знімати шар грунту з усією площі, що відводиться під будівництво свердловини, а після закінчення буріння ґрунтовий шар знову відновлюється. Найбільш раціональним і екологічно виправданим методом утилізації БСВ є перехід на замкнутий цикл водопостачання бурової установки, що забезпечить зниження норм водоспоживання. Наприклад, стічні води можна використовувати для приготування тампонажних розчинів. Після закінчення будівництва свердловини БСВ та відходи бурових розчинів (ОБР) слід вивозити на сусідні свердловини для повторного використання.

Для очищення БСВ використовують механічні та фізико-хімічні методи. Метод механічного очищення включає оборону, центрифугування, фільтрування і дозволяє видаляти всі домішки за винятком колоїдних фракцій. У гидроциклонах і на центрифугах можна видалити з БСВ до 70% зважених часток. Кращі результати досягаються при фільтрації БСВ через пористі матеріали. Найбільш ефективно очищаються БСВ за допомогою коагулянтів - солей алюмінію і заліза. При високій забрудненості БСВ використовуються спільно коагулянти і флокулянти - розчинні високомолекулярні з'єднання.

Перспективний біохімічний метод очищення БСВ, заснований на здатності деяких мікроорганізмів витягати з води органічні речовини різного генезису і використовувати їх в якості поживного субстрату.

У складі відходів бурових розчинів (ОБР), бурових шламів (БШ) і бурових стічних вод (БСВ) міститься підвищений вміст розчинних солей і багатьох класів органічних речовин, в тому числі нафти і нафтопродуктів. У ОБР зміст забруднюючої органіки, що оцінюється за величиною показника хімічного споживання кисню (ХПК), досягає 50 г / л, а нафти і нафтопродуктів - понад 15%. При призначенні складів бурових розчинів слід використовувати малотоксичні матеріали і хімічні реагенти (КМЦ, КССБ, У складі відходів бурових розчинів (ОБР), бурових шламів (БШ) і бурових стічних вод (БСВ) міститься підвищений вміст розчинних солей і багатьох класів органічних речовин, в тому числі нафти і нафтопродуктів , , Графіт) і скорочувати обсяги використання нести як протівопріхватной добавки. Як мастильної добавки можна використовувати графіт, ФК-2000 та ін.

Для обробки бурових розчинів використовуються сотні хімічних реагентів, і не для всіх з них визначені ГДК. Тому регламентувати відходи за ступенем їх токсичного впливу на навколишнє середовище не завжди представляється можливим.

Найбільш токсичними реагентами є баритовий обважнювач, вапно, каустична сода і біхромат калію. Наприклад, значення ГДК у водних об'єктах для деяких використовуваних в складі бурових розчинів матеріалів наступні: сульфонол НП-1 - 200; ОП-7 - 500; барит - 50; УЩР-500; ССБ-20; каустична сода - 50 мг / л.

Склади застосовуваних розчинів залежать від багатьох факторів. Наприклад, при бурінні відкладень солей Прикаспійської низовини в інтервалі 700-4000 м використовувався високомінералізований неофтеемульсіонний буровий розчин. Подальше розтин продуктивного горизонту, представленого карбонатними породами на глибині 4000-5000 м, здійснювалося із застосуванням вапняно-бітумного утяжеленного баритом розчину. До складу цього розчину входили вапно, бітум, дизельне паливо, утяжелитель, реагент-нейтралізатор сірководню ЖС-7, сульфонол, ДМАТ та емультал.

Подання про кількість які утворюються відходів буріння можна отримати з такого прикладу. На Тенгізського родовищі (Казахстан) загальна кількість відходів в коморах пробурених 72 свердловин склало 220 тис. Т. Загальний обсяг яких - понад 120 тис. Подання про кількість які утворюються відходів буріння можна отримати з такого прикладу . В середньому кількість відходів бурових розчинів від проходки однієї свердловини - більше 3000 т або 1600 .

При проектній місткості одного комори 5000 При проектній місткості одного комори 5000   відходи хімічних реагентів і матеріалів зайняли третю частину місткості комори відходи хімічних реагентів і матеріалів зайняли третю частину місткості комори. При цьому зміст нафти, бітуму та дизельного палива в одному коморі склало більше 1000 т. Крім цього в шламовий комору також скидався надлишок тампонажного розчину.

Для зниження витоків забруднюючих речовин в підстилають грунти ложе шламових комор встеляють гідроізоляційними покриттями. Одним із способів є укладання глинистого або суглинистого екрану по всьому ложу шламох-РАнилище. Швидкість фільтрації Ужідкості через екран товщиною Для зниження витоків забруднюючих речовин в підстилають грунти ложе шламових комор встеляють гідроізоляційними покриттями визначається за допомогою рівняння Дарсі:

де де   - коефіцієнт фільтрації матеріалу, з якого виконаний екран;   - напір фільтрації, рівний глибині рідини в шламосховища - коефіцієнт фільтрації матеріалу, з якого виконаний екран; - напір фільтрації, рівний глибині рідини в шламосховища.

Орієнтовні значення коефіцієнта фільтрації грунтів наступні (м / сут): глина - 0,001; суглинок 0,01 - 0,1; пісок пилуватий - 1,0; пісок середньозернистий - 10 м / сут. Коефіцієнт фільтрації і проникність Орієнтовні значення коефіцієнта фільтрації грунтів наступні (м / сут): глина - 0,001;  суглинок 0,01 - 0,1;  пісок пилуватий - 1,0;  пісок середньозернистий - 10 м / сут гірських порід пов'язані між собою таким співвідношенням:

де де   і   - щільність і динамічна в'язкість фільтрує рідини або газу і - щільність і динамічна в'язкість фільтрує рідини або газу.

Витоку рідини через ложе шламосховища (комори) визначаються як добуток швидкості фільтрації (8.4) на площу фільтрації ( Мал. 8.2 , А).

Питома витрата рідини через прямокутну перемичку, розташовану на водоупоре і виконану з однорідного грунту ( Мал. 8.2 , Б), визначається таким рівнянням:


Мал.8.2.

Фільтрація через грунтові водотривкі елементи

Інший обсяг комори заповнювався вибуренной породою, а після технічної рекультивації - грунтом, вийнятим при будівництві комори. Подібний спосіб поховання полужидкой маси відходів буріння в шламових коморах на території бурової практикується майже повсюдно. Спосіб локалізації відходів буріння за допомогою засипки котлованів без їх знешкодження не вирішує повністю завдання захисту ґрунту та ґрунтових вод від забруднення відходами.

Основним напрямком утилізації відпрацьованих бурових розчинів (ОБР) залишається їх повторне використання для буріння нових свердловин і кріплення стовбурів свердловин. Найдоступнішим методом ліквідації ОБР і бурового шламу (БШ) є їх захоронення в земляних коморах безпосередньо на буровій. При цьому обов'язковою умовою є знешкодження похованої маси.

Найбільш простим способом знешкодження та утилізації ОБР є їх затвердіння за допомогою мінеральних в'яжучих матеріалів з активують добавками: окис алюмінію, рідке скло, хлорид заліза. Використовуються також в'яжучі на основі полімерних матеріалів. Проблеми очищення і утилізації всіх відходів буріння доцільно вирішувати в комплексі - така технологічна політика є основною серед нафтовидобувних компаній.

Рекультивація порушених територій - це комплекс заходів по відновленню порушеного ґрунтового покриву, біоресурсів, природного та геологічного середовища. Процеси рекультивації повинні носити системний характер і займати рівне положення з процесами експлуатації надр. Рекультивація земель повинна здійснюватися за рахунок коштів видобувних компаній. Ці кошти повинні входити в собівартість готової продукції.