Экологические аспекты газо-и нефтедобычи

3. Методы и техника  утилизации отходов  бурения

Строительство нефтяных и газовых скважин сопровождается образованием значительных объемов  отходов бурения, отрицательно действующих  на окружающую среду: загрязняются недра, почвы и водные объекты; сокращаются лесные и земельные фонды.

  Большое значение при ведении буровых  работ имеют технико-экономические  аспекты охраны окружающей природной  среды, заключающиеся в рациональном выборе технологии и технических  средств, которые обеспечивают реализацию необходимых природоохранных мероприятий.

  Основные  источники загрязнения окружающей среды при бурении:

  промывочные жидкости и реагенты, используемые для регулирования ее свойств (табл. 14.2);

  частицы горных пород, выносимые потоком  промывочной жидкости из скважины;

  пластовые жидкости, выходящие из скважины с  потоком промывочной жидкости либо изливающиеся во время газонефтепроявлений, при освоении и испытании;

нефть и нефтепродукты.

Таблица 14.2. Некоторые токсичные химические реагенты в составе буровых растворов 

  Химические  реагенты используются также и при разработке нефтяных месторождений методом поддержания пластового давления. В случае внутриконтурного заводнения пластов расход воды составляет до 2 м³ на тонну добытой нефти, а при площадном заводнении–более 15 м³ на тонну добытой нефти.

  Наибольший  объем отходов бурения составляют буровые сточные воды (БСВ), представляющие собой многокомпонентные суспензии, содержащие нефть и нефтепродукты, минеральные и органические вещества. В сточных водах в растворенном виде присутствуют минеральные соли натрия, калия, кальция, магния и химические реагенты. Нефтепродукты находятся в БСВ в эмульгированном и растворенном состояниях. Минеральная часть взвешенных веществ состоит из частиц глины, утяжелителя и выбуренной породы. Высокий уровень загрязненности БСВ не допускает их сброса в объекты природной среды без предварительной очистки.

  Перед началом буровых работ необходимо снимать слой почвы со всей площади, отводимой под строительство  скважины, а после окончания бурения  почвенный слой вновь восстанавливается. Наиболее рациональным и экологически оправданным методом утилизации БСВ является переход на замкнутый цикл водоснабжения буровой установки, что обеспечит снижение норм водопотребления. Например, сточные воды можно использовать для приготовления тампонажных (цементирующих стенки скважины) растворов. После окончания строительства скважины БСВ и ОБР следует вывозить на соседние скважины для повторного использования.

  Для очистки БСВ используют механические и физико-химические методы. Метод  механической очистки включает отстаивание, центрифугирование, фильтрование и позволяет удалять все примеси за исключением коллоидных фракций. В гидроциклонах и на центрифугах можно удалить из БСВ до 70% взвешенных частиц. Лучшие результаты достигаются при фильтрации БСВ через пористые материалы. Наиболее эффективно очищаются БСВ с помощью коагулянтов – солей алюминия и железа. При высокой загрязненности БСВ используются совместно коагулянты и флоккулянты – растворимые высокомолекулярные соединения. Перспективен биохимический метод очистки БСВ, основанный на способности некоторых микроорганизмов извлекать из воды органические вещества различного генезиса и использовать их в качестве питательного субстрата.

  В составе отходов буровых растворов (ОБР), буровых шламов (БШ) и буровых сточных вод (БСВ) содержится повышенное содержание растворимых солей и многих классов органических веществ, в том числе нефти и нефтепродуктов. В ОБР содержание загрязняющей органики, оцениваемой по величине показателя химического потребления кислорода (ХПК), достигает 50 г/л, а нефти и нефтепродуктов – более 15%. При назначении составов буровых растворов следует использовать малотоксичные материалы и химические реагенты (КМЦ, КССБ, Na₂C0₃, NaOH, графит) и сокращать объемы использования нефти в качестве противоприхватной добавки. В качестве смазочной добавки можно использовать графит, ФК-2000идр.

  Токсичность веществ характеризуется величиной  показателя предельно допустимой концентрации (ПДК) в различных средах. Для обработки  буровых растворов используются сотни химических реагентов, и не для всех из них определены ПДК. Поэтому  регламентировать отходы по степени их токсического воздействия на окружающую среду не всегда представляется возможным.

  Наиболее  токсичными реагентами являются баритовый  утяжелитель (повышающий плотность буровых растворов), известь (0,5-1%), каустическая сода и бихромат калия. Например, значения ПДК в водных объектах для некоторых используемых в составе буровых растворов материалов следующие: сульфонол НП-1 – 200; ОП-7 – 500; барит – 50; УЩР – 500; ССБ – 20; каустическая сода – 50 мг/л.

  Составы применяемых растворов зависят  от многих факторов. Например, при бурении отложений солей Прикаспийской низменности в интервале 700.. .4000 м использовался высокоминерализованный нефтеэмульсионный буровой раствор. Последующее вскрытие продуктивного горизонта, представленного карбонатными породами на глубине 4000...5000 м, осуществлялось с применением известково-битумного утяжеленного баритом раствора. В состав этого раствора входили известь, битум, дизельное топливо, утяжелитель, реагент-нейтрализатор сероводорода ЖС-7, сульфонол и эмультал (ПАВ).

  Представление о количестве получающихся отходов  бурения можно получить из следующего примера. На Тенгизском месторождении (Казахстан) общее количество отходов  в амбарах пробуренных 72 скважин  составило 220 тыс. т, общий объем которых–более 120 тыс. м³. В среднем количество отходов буровых растворов от проходки одной скважины – более 3000 τ или 1600 м³.

  При проектной вместимости одного амбара 5000 м³ отходы химических реагентов и материалов заняли третью часть вместимости амбара. При этом содержание нефти, битума и дизельного топлива в одном амбаре составило более 1000т. Кроме этого в шламовый амбар также сбрасывался избыток 
тампонажного раствора. Остальной объем амбара заполнялся выбуренной породой, а после технической рекультивации –грунтом, вынутым при строительстве амбара.

  Подобный  способ захоронения полужидкой массы  отходов бурения в шламовых амбарах  на территории буровой практикуется почти повсеместно. Способ локализации  отходов бурения посредством  засыпки котлованов без их обезвреживания не решает полностью задачи защиты почвы и грунтовых вод от загрязнения отходами.

  Основным  направлением утилизации отработанных буровых растворов (ОБР) остается их повторное использование для  бурения новых скважин и крепления  стволов скважин. Самым доступным  методом ликвидации ОБР и бурового шлама (БШ) является их захоронение в земляных амбарах непосредственно на буровой. При этом обязательным условием является обезвреживание захороненной массы.

  Наиболее  простым способом обезвреживания и  утилизации ОБР является их отверждение с помощью минеральных вяжущих материалов с активирующими добавками: окись алюминия, жидкое стекло, хлорид железа. Используются также вяжущие на основе полимерных материалов. Проблемы очистки и утилизации всех отходов бурения целесообразно решать в комплексе – такая технологическая политика является основной среди нефтедобывающих компаний.

  Рекультивация нарушенных территорий – это комплекс мероприятий по восстановлению нарушенного почвенного покрова, биоресурсов, природной и геологической среды. Процессы рекультивации должны носить системный характер и занимать равное положение с процессами эксплуатации недр. Рекультивация земель должна осуществляться за счет средств добывающих компаний. Эти средства должны входить в себестоимость готовой продукции.