Охрана окружающей среды и подземных недр при вскрытии  и освоении продуктивных пластов

Охрана окружающей среды при вскрытии продуктивных пластов направлена на предотвращение нефтегазопроявлений, минимальное воздействие химреагентов, применяемых при вскрытии продуктивных пластов, на окружающую среду.

В области охраны окружающей природной среды при вскрытии продуктивных горизонтов основным требованием является минимальное воздействие на почвенный покров, водоемы различного назначения, растительность и животный мир путем реализации прогрессивных экологически малоопасных технологий и технических средств.

Особенно это касается буровых растворов на углеводородной основе, газожидкостных смесей и пенных систем.

Применяемые химреагенты должны иметь предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасный уровень воздействия (ОБУВ).

Вскрытие продуктивных пластов в условиях несбалансированного пластового давления осложняет условия охраны окружающей среды. Поэтому при вскрытии продуктивных пластов в условиях равновесия пластового и забойного давлений и при депрессии на пласт должны быть приняты соответствующие меры, установлено соответствующее подземное и наземное оборудование.

Опасность также представляют нефтегазопроявления, особенно при аварийных ситуациях (выбросах нефти и газа).

Возникновение и развитие нефтегазопроявлений может явиться следствием следующих причин:

-   несоответствие текущего пластового давления проектному;

-   тектонические нарушения в районе буровых работ, вызываемые, непредусмотренных по геологическому разрезу продуктивной залежи зон с аномально высоким пластовым давлением;

-   разбуривание при вскрытии продуктивного пласта несовместимых интервалов бурения (гидроразрыв, поглощение, вызываемые снижение гидростатического давления столба бурового раствора на продуктивный пласт);

- несоответствие фактической глубины залегания продуктивных отложенийпроектной;

-   снижение гидростатического давления столба раствора из-за недолива скважины при подъеме колонны труб;

-   снижение забойного давления в результате проявления эффектов поршневания при подъеме бурильной колонны;

-   разгазирование раствора в прискважинной части, вследствие длительных простоев скважины без промывок;

-   некачественное крепление обсадных колонн, перекрывающих нефтегазонасыщенные пласты.

В случае выброса нефти и газа бесконтрольное фонтанирование может привести к экологической катастрофе.

В процессе вскрытия продуктивных пластов с АВПД без обеспечения герметичности вышележащих пластов возможен переток нефти и газа в вышележащие проницаемые пласты (водоносные, нефтегазоностные). Таким образом, будет нарушена охрана недр.

При вскрытии в условиях АНПД, в случае несоответствия необходимого соотношения забойного давления с пластовым, могут произойти поглощения, приводящие к потере запасов пластового флюида.

К мероприятиям по предупреждению нефтегазопроявлений относятся: выполнение правил техники безопасности; правильное планирование вскрытия продуктивных пластов; наличие соответствующего противовыбросового оборудования; обученность технического персонала; постоянная работа станции ГТИ в процессе вскрытия продуктивного горизонта.

Мерами по ликвидации нефтегазопроявлений является глушение проявляющего нефтегазоносного горизонта.

Если произошел открытый фонтан с пожаром, то необходимо применение специальной техники для сбития арматуры и глушения скважины.

В особых случаях, при необходимости, должно осуществляться бурение дополнительной скважины для глушения проявляющего горизонта.

В начальный период проявления необходимо закрытие превенторов и глушение скважины утяжеленным буровым раствором. При этом возможна работа проявляющей скважины на факел через превенторные отводы.

Для охраны окружающей среды приготовление и обработку бурового раствора для вскрытия продуктивного пласта следует производить в специальном блоке, исключающем попадание его компонентов в почву и водные объекты.

Хранение химических реагентов производить только в специально отведенных местах.

Жидкие химреагенты и специальные жидкости должны храниться в закрытой герметичной таре с четкой маркировкой.

 По мере освобождения тары из-под химических реагентов и материалов, она либо вывозится для повторного использования (бочки, емкости), либо на полигон для бытовых отходов (мешки, одноразовые мягкие контейнеры).

В случае разлива или рассыпания химических реагентов на территории куста буровой установки, грунт в месте загрязнения тщательно собирается и ссыпается во временную земляную емкость для жидких отходов бурения.

 При необходимости после очистки и сбора загрязненного грунта, куст буровой установки подсыпается свежим грунтом.

Кроме того, должно контролироваться: выполнение природоохранных мероприятий; состояние качества окружающей среды; выполнение требований природоохранного законодательства; оценка экологичности применяемых технологических решений и технических средств при вскрытии продуктивных пластов.

По данным экологического мониторинга осуществляется корректировка требований к проведению буровых работ с целью повышения качества охраны окружающей среды.

Мероприятия по охране недр при вскрытии продуктивных пластов должны свести к минимуму отрицательное воздействие, как на разрабатываемые продуктивные залежи, так и на непродуктивные пласты или залежи, не вовлеченные в разработку месторождения, а также обеспечить чистоту водосодержащих пресной воды горизонтов.

Для выполнения этого должны быть соблюдены следующие основные условия:

- применение технологии вскрытия, обеспечивающей предупреждение выбросов, поглощений, обвалов и других аварийных ситуаций;

- вскрытие продуктивных залежей с применением промывочных жидкостей, обеспечивающих минимально возможное загрязнение прискважинной зоны продуктивного пласта; 

- выбор конструкции скважин, обеспечивающей безаварийное и эффективное вскрытие продуктивного пласта;

- обеспечение надежной изоляции всех нефтегазоводопроявляющих (поглощающих) интервалов геологического разреза скважины и герметизации заколонного пространства для предотвращения неконтролируемых заколонных перетоков флюидов;

- проведение полного комплекса исследований (геолого-технических, геофизических, гидродинамических) для качественной и безаварийной проводки скважины и получения полного и достоверного объема информации о геологическом разрезе скважины и свойствах эксплуатационного объекта разработки месторождения.

В соответствие с требованиями правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности [3] конструкция скважины для надежности, технологичности, безопасности и охраны недр должна обеспечивать:

- условия безопасного ведения работ без аварий и осложнений при вскрытии продуктивного пласта;

-условия охраны недр и окружающей среды, в первую очередь за счет прочности и долговечности крепи скважины, герметичности обсадных колонн и кольцевых пространств, изоляции флюидосодержащих горизонтов друг от друга и от поступления флюида в скважину;

- условия предупреждения возможности гидроразрыва горных пород у башмака обсадных колонн при ликвидации нефтеводопроявлений и закрытии ПВО на устье, что достигается использованием рационального количества обсадных колонн и расчетами глубин их спуска.

Конструкции устья скважины, колонных головок, герметизирующих устройств должны обеспечивать:

-контроль за флюидопроявлениями при вскрытии продуктивного пласта и безаварийное их устранение;

- герметичность межколонных пространств при вскрытии продуктивного пласта;

- охрану недр и окружающей среды.

Организация работы по предупреждению нефтегазопроявлений при вскрытии продуктивных пластов осуществляется в соответствие с требованиями, установленными «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности» [3].

Предприятия и организации нефтегазодобывающей промышленности обязаны заключать с профессиональными противофонтанными службами договоры на обслуживание или создавать (в случаях, предусмотренных законодательством), собственные профессиональные аварийно-спасательные службы (формирования).

Перед вскрытием продуктивного пласта или нескольких пластов с возможными нефтегазопроявлениями необходимо разработать и реализовать мероприятия по предупреждению нефтегазопроявлений при вскрытии и, в соответствие с этим, провести:

- инструктаж членов буровой бригады по практическим действиям при ликвидации нефтегазопроявлений и предельно допустимым параметрам  технологических мероприятий (давление опрессовки противовыбросового оборудования, скорость спуско-подъемных операций, порядок долива и т.д.);

- проверку состояния буровой установки, противовыбросового оборудования (ПВО), инструмента и приспособлений;

- учебную тревогу;

- оценку готовности скважины к оперативному утяжелению бурового раствора, пополнению его запасов путем приготовления или доставки на буровую.

Объем и номенклатура профессиональных услуг по профилактике нефтегазопроявлений и открытых фонтанов устанавливается договором, заключенным между предприятием и профессиональной противофонтанной службой. 

Оборудование, специальные приспособления, инструменты, материалы, спецодежда, средства страховки и индивидуальной защиты, необходимые для ликвидации нефтегазопроявлений и открытых фонтанов, должны находиться всегда в полной готовности на складах аварийного запаса предприятий или специализированных организаций (служб).

На каждую скважину с возможностью нефтегазопроявлений или открытого фонтана при вскрытии продуктивного пласта должен быть составлен план ликвидации аварии содержащий:

- виды возможных аварий на буровой при вскрытии продуктивного пласта, мероприятия по ликвидации возникших аварий и спасению людей, ответственных за выполнение этих мероприятий и конкретных исполнителей, места нахождения средств для ликвидации аварий и их последствий;

- распределение обязанностей между работниками, участвующими в ликвидации нефтегазопроявлений;

- список должностных лиц и учреждений, которые должны быть немедленно извещены об аварии;

- список инструментов, средств индивидуальной защиты, материалов, находящихся в установленных местах хранения, с указанием их количества и основных характеристик;

- способы оповещения об аварии, пути выхода людей из опасных мест и участков;

- режим работы вентиляции при возникновении нефтегазопроявлений;

- необходимость и последовательность выключения электроэнергии, остановки оборудования, аппаратов, перекрытия источников поступления вредных и пожароопасных веществ;

- первоочередные действия производственного персонала при появлении признаков нефтегазопроявлений, порядок проведения штатных операций по предупреждению развития аварии.

Защита буровых площадок при вскрытии продуктивных пластов от загрязнения и дальнейшего проникновения загрязняющих компонентов в подземные горизонты обеспечивается следующими конструктивными решениями:

- исполнением основных задач технологического оборудования (емкостей, циркуляционных коммуникаций), уплотнительных узлов шламовых насосов и штоков буровых насосов, предотвращающих переливы, утечки и проливы технологических жидкостей;

- организованным сбором и очисткой всех видов отходов бурения до нормативного уровня с использованием центрифуги и блока химического усиления центрифуги;

- вывозом твердых отходов бурения (шлам, глинистая фаза бурового раствора) для размещения на полигон бытовых и промышленных отходов;

- повторным использованием очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения и для технологических нужд;

- исключением попадания отходов бурения продуктивного пласта на поверхность за счет замкнутой системы очистки;

- созданием организованного стока дождевых и сточных вод от обмыва оборудования с поверхности площадки бурения, находящейся под вышечно-лебедочным и насосно-емкостными блоками, в траншею для сбора сточных вод. 

В целях предупреждения загрязнения атмосферного воздуха должны быть проведены мероприятия по сокращению выбросов вредных веществ в атмосферу при вскрытии продуктивного пласта:

-   герметизированы устья скважин, осуществляется система приема и замера пластовых флюидов, поступающих при вскрытии продуктивного пласта;

-   процесс сжигания топлива в котельных при бурении скважин оптимизирован согласно режимным картам;

-   оснащены предохранительными клапанами все аппараты, в которых может возникнуть давление, превышающее расчетное;

-   сброс нефти и газа с предохранительных клапанов осуществлен в аварийные емкости или на факел аварийного сжигания газа.

Аварийные нефтегазопроявления при вскрытии продуктивных пластов в процессе строительства скважины, как показывает анализ промысловых данных происходящих аварийных ситуаций, потенциально возможны в случае нарушения технологического режима.

 Для предотвращения таких ситуаций при вскрытии продуктивного пласта, в проекте на строительство скважин необходимо предусмотреть установку противовыбросового оборудования, соответствующего методу вскрытия продуктивного пласта и геологических условиям залегания продуктивной залежи, с параметрами оборудования согласно размерам применяемых обсадных труб, бурильного инструмента и насосно-компрессорных труб. Параметры промывочной жидкости для вскрытия продуктивного пласта и конструкция скважины должны быть обоснованы с учетом возможной необходимости глушения скважины.

Вскрытие продуктивных пластов необходимо осуществлять на технологических жидкостях, имеющих токсикологические паспорта с параметрами, обеспечивающими экологическую безопасность. 

Например, для вскрытия продуктивных пластов на месторождениях Западной Сибири рекомендуется биополимерные буровые растворы, обеспечивающие высокий уровень качества вскрытия, имеющие экологические и экологорыбохозяйственные паспорта, а по параметрам острой токсичности относящиеся к IV классу опасности.

Таким образом, для реагентов и буровых растворов для вскрытия продуктивных пластов должны выполняться требования по выполнению предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) в водоемах рыбохозяйственного назначения и санитарно-бытового пользования.

При строительстве скважин в зонах водоохранных, приоритетного природопользования запрещается применение для обработки бурового раствора нефтепродуктов и химических реагентов имеющих I, II, III класс опасности.

Таким образом, в процессе вскрытия продуктивных пластов должны выполняться мероприятия, направленные на обеспечение охраны недр и окружающей среды.