Разработка вопросов совершенствования технологии безамбарного бурения на Шершнёвском месторождении

  Заслуживает внимания способ ликвидации шламовых амбаров методом расслоения ОБР на загущенную и осветленные фазы с последующим отверждением верхней части осадка после удаления осветленной воды. Он реализуется следующим образом. В амбар с ОБР вводят коагулянт из расчета 1,5 кг на 1 м³ жидкой фазы. Указанный амбар содержит примерно 50 % шлама и 50 % жидкой фазы. Введение коагулянта осуществляется при активном смешении его с ОБР с помощью цементировочного агрегата в течение 1,5 — 2,0 ч. Затем ОБР отстаивается в течение суток. После отстоя осветленную воду откачивают на технологические нужды. Подвижную часть загущенного осадка буровым насосом откачивают из амбара и смешивают с вяжущим компонентом, например, с цементом из расчета 0,8 т на 1 м³ подвижной части загущенного осадка. Полученную смесь вводят в амбар и равномерно распределяют по поверхности придонной неподвижной части загущенного осадка. Отверждение поверхностного слоя загущенного осадка заканчивается через 2 сут. На отвержденную поверхность наносится экран из глины толщиной 0,3 м. Затем оставшуюся часть котлована засыпают минеральным грунтом.

  Предложенный способ пока не имеет достаточной реализации в промысловых условиях, что не позволяет судить о его рациональности. К тому же значителен расход вяжущего.

  Одним из эффективных методов обезвреживания бурового шлама является окисление и гидрофобизация его поверхности. Значительный объем работ в этом направлении выполнен Т.Н. Гусейновым, А.А. Мовсумовым и другими специалистами. Ими изучены закономерности и особенности процессов окисления и гидрофобизации поверхности бурового шлама и установлены наиболее целесообразные границы применимости данных методов в соответствии с уровнем загрязненности таких отходов бурения. Как показали исследования, метод окисления органических загрязнителей, содержащихся в буровом шламе, обладает гораздо меньшей эффективностью по сравнению с гидрофобизацией. Это одна из основных причин, не позволяющая рекомендовать метод окисления в практику обезвреживания буровых шламов. Более перспективным, по мнению исследователей, является обезвреживание шлама методом гидрофобизации его поверхности с помощью органических или растворимых высокомолекулярных соединений с последующим действием электролитов. За счет высаливания полимера частицы породы покрываются пленкой, препятствующей растворению в воде токсичных и загрязняющих веществ. Из известных растворов полимеров наибольшей эффективностью обладает сополимер малеинового ангидрида с акриламидом, который позволяет получать высокую степень гидрофобизации поверхности бурового шлама и, как следствие, обеспечивает необходимую глубину обезвреживания. Этот метод рекомендован в основном для обезвреживания шлама при морском бурении, так как эффект гидрофобизации поверхности усиливается при попадании обработанного таким полимером БШ в морскую среду. Однако из-за значительных расходов гидрофобизующего агента и его дефицитности этот метод широкого распространения в практике буровых работ не получил.

  В качестве безреагентных методов обезвреживания твердых отходов заслуживает внимания термический метод. Термическая обработка шламовых масс обеспечивает разрушение органики всех основных классов, присутствующих в буровом шламе. По мнению ряда исследователей, этот метод является наиболее доступным и перспективным. Его практическая реализация осуществляется в печах специальной конструкции, из которых заслуживает внимания барабанная электрическая печь, разработанная в ГИПРОморнефти под руководством Т.И, Гусейнова. Она позволяет реализовать необходимые термические режимы для достижения глубокого обезвреживания шламовых масс с высоким содержанием нефти и нефтепродуктов и других загрязнителей органической природы. Основным недостатком этого метода, сдерживающим его широкую практическую реализацию, является значительный расход электроэнергии на проведение обжига шлама.

  Эффективным и практически доступным методом частичного обезвреживания бурового шлама может стать отмывка его от загрязняющей органики (в том числе нефти и нефтепродуктов).

  Приоритетным направлением обезвреживания отходов бурения является их отверждение. Обезвреживающий эффект при этом достигается за счет превращения указанных отходов бурения в инертную консолидированную массу и связывания в ее структуре загрязняющих веществ, что практически исключает миграцию их за пределы отвержденного бурового раствора. Такую отвержденную массу можно захоронить в земляных амбарах непосредственно на территории буровой без нанесения ущерба окружающей среде. Ввод в ОБР активирующих добавок позволяет, кроме того, получать отвержденную массу, выдерживающую нагрузку, которую создает транспортная техника. При этом значительно упрощается процесс захоронения, облегчаются последующие планировка и рекультивация амбаров, а также существенно сокращаются сроки возврата земель основному землепользователю.

  Метод отверждения является не только практически доступным, но и экономически выгодным. Об этом свидетельствуют и примерные расчеты сравнительной экономической эффективности использования известных методов обезвреживания и утилизации указанных отходов бурения. Так, средние затраты на 1 м³ ОБР при его повторном использовании, захоронении в земляных амбарах на территории буровой без предварительного обезвреживания, захоронении с обезвреживанием методом отверждения, подземном захоронении через специальное поглощение скважины глубиной до 700 м и получении глинопорошков из ОБР в распылительных сушилках составляют в ценах 1985 г. соответственно 5—10, 20 — 37, 10—15, 17 — 22 и 14 — 35 руб. Эти расчеты хорошо согласуются с данными исследователей Американского агентства охраны окружающей среды, которыми показано, что стоимость обработки 1 т отходов отверждающим составом составляет в среднем от 22 до 30 дол.

Следовательно, метод обезвреживания ОБР с последующим  захоронением продуктов отверждения на территории буровой является более выгодным по сравнению с другими методами не только с экологической, но и с технико-экономической точки зрения.

  За рубежом в качестве отверждающих составов предлагаются минеральные вяжущие с активными добавками, такими, как окись алюминия, жидкое стекло, хлорид железа. Эти составы в большинстве случаев многокомпонентны, расход их при добавлении в ОБР относительно высок, к тому же практически отсутствуют данные об их промысловой реализации.

  Японскими специалистами для отверждения бурового шлама предложен состав, состоящий из портландцемента, безводного гипса и добавок порошкообразного материала некоторых солей. Фирма «Chemfix Crossfon! Pollution Services» (Великобритания) рекомендует обрабатывать буровой шлам некоторыми растворами силикатов в присутствии коагулянтов. Получаемый при этом твердый материал может быть утилизирован, т.е. исполь зован для покрытия автостоянок или же безвредно сброшен на поверхность почвы.

  Расход вяжущего и сроки твердения ОБР и БШ сокращаются в случае применения в качестве активирующей добавки полимерных материалов. При этом формируется эластичная консолидированная масса, загрязняю щие свойства которой значительно ниже загрязняющих свойств исходного ОБР и БШ; нефть и нефтепродукты, как основной загрязнитель природной среды, не мигрируют за пределы отвержденной массы. Вместе с тем водоустойчивость такой полимерглинистой композиции гораздо ниже, чем на основе только минерального вяжущего.

  Ряд исследователей предлагают применять для отверждения указанных отходов бурения фенолформальдегидные смолы. При этом получены положительные результаты по консолидации, однако необходимого обезвреживающего эффекта не достигается. К тому же одна из составляющих этого материала (фенол) является крайне токсичным веществом, относящимся ко второй группе токсичности. Все это не дает основания рекомендовать такие отверждающие составы для обезвреживания ОБР и БШ.

  Все разрабатываемые отверждающие составы имели одну единственную цель — придать отвержденной массе ОБР и БШ прочностные характеристики.  Однако  оценка  экологичности  отвержденных  масс  в  целом  не проводилась. Для этого были проведены исследования, результатом которых явились установление закономерностей и особенностей процесса, а также разработка подхода к выбору типа и состава консолиданта. 

   3.4. Источники загрязнения окружающей среды

   при строительстве скважин. 

   Основными источниками загрязнения  водных объектов, почв и грунтов при  строительстве скважины являются:

   1. Минерализованные пластовые воды.

   2. Буровые и тампонажные растворы.

   3. Материалы и химические реагенты, применяемые при приготовлении  и обработке буровых и тампонажных растворов.

   4. Горюче- смазочные материалы.

   5. Продукты из скважины в процессе  освоения (нефть, газ, минерализованная  вода).

   6. Буровые сточные воды и шлам, отработанный буровой раствор.

   7. Хозяйственно-бытовые сточные воды  и твёрдые бытовые отходы. 

   3.5. Оборудование для очистки и переработки

   буровых растворов.

   Буровой раствор, выходя из скважины, проходит через линейное вибросито, далее  через пескоотделитель ГЦ и илоотделитель ИГ 45/75, далее поступает на центрифугу. В связи с ужесточением требований к обработке отходов бурения, приемлемой альтернативой стала система обезвоживания отработанных буровых растворов. Для этой цели в систему включены центрифуга и блок коагуляции и флокуляции. Буровой раствор и буровые сточные воды, пройдя через центрифугу, поступают в блок коагуляции и флокуляции, где производится дальнейшее обезвоживание химическим методом. Получающаяся в результате жидкость используется, как основа для приготовления бурового раствора или закачивается в поглощающую скважину.

   Оставшийся  буровой раствор используется при  строительстве последующих скважин  в кусте.

   Также очистная система буровой установки  позволяет использовать твёрдые  отходы (буровой шлам) в качестве материала для строительства дорог и т.п.

   Схема обвязки буровой установки при  строительстве скважин безамбарным  методом на Шершнёвском месторождении показана в графическом приложении 4.

   На  данном месторождении используется оборудование для очистки переработки буровых растворов фирмы «SWACO». 

   Вибросита.

   Основной  целью вибросит является извлечение, как можно более высокого количества твёрдых частиц в самой ранней стадии процесса очистки раствора. Регулируемость сита, продольного действия, обеспечивает такую возможность. Бурение с повышенной скоростью потока и правильное использование регулируемых вибросит продольного действия понижает затраты на раствор и потребность в техобслуживании. Эта конструкция позволяет более быструю замену сеток. Возможна установка наклона палубы на + или -3⁰. Эта регулировка позволяет продолжительную задержку шлама на сетке, с целью максимальной сепарации жидкой фазы. Перелив раствора имеет регулируемые направляющие лопатки для равномерного распределения раствора по сетке.

   Вибросито оборудовано двумя вибраторами/двигателями  во взрывобезопасном исполнении. Такие комбинированные двигатели/вибраторы обеспечивают уникальное продольное движение палубы.

   Главными  факторами, определяющими глубину  очистки и пропускную способность вибросита,  являются размер ячеек сетки и просеивающая поверхность. Для увеличения просеивающей поверхности в обвязке участвуют два вибросита. Размер ячеек сеток можно регулировать от10-200 меш (1меша = число отверстий/1дюйм). Сетки выпускаются трёх видов.

   -С  квадратными ячейками 10-200меш.

   -С  продолговатыми ячейками 10-200меш.

   -С  многослойными сетками 84-250меш. 

   Рекомендуемый размер сеток в  мешах.