Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по экологии нефтегазодобывающих комплексов - файл ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ.doc


Лекции по экологии нефтегазодобывающих комплексов
скачать (695.3 kb.)

Доступные файлы (1):

ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ.doc2183kb.13.03.2004 00:14скачать

ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ.doc

1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18
^

14.3. ОХРАНА НЕДР И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПРОЦЕССЕ РАЗБУРИВАНИЯ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ



1. При бурении скважин на нефтяных месторождениях должны быть приняты меры , обеспечивающие:

- предотвращение открытого фонтанирования, грифонообразования, поглощения промывочной жидкости, обвалов стенок скважин и межпластовых перетоков нефти, воды и газа в процессе проводки, освоения и последующей эксплуатации скважин;

- надежную изоляцию в пробуренных скважинах нефтеносных, газоносных и водоносных пластов по всему вскрытому разрезу;

- необходимую герметичность всех технических и обсадных колонн, труб, спущенных в скважину, их качественное цементирование;

- предотвращение ухудшения коллекторских свойств продуктивных пластов, сохранение их естественного состояния при вскрытии, креплении и освоении.

2. В процессе разведки при подготовке месторождений к разработке необходимо опробовать все пласты, нефтегазоносность которых отлична по результатам анализа шлама, образцов пород и геофизических исследований. В случае получения при опробовании этих пластов воды на них должны быть проведены исследовательские работы, уточняющие источник поступления воды, и, при необходимости, повторное опробование после изоляционных работ.

3. Вскрытие пластов с высоким давлением, угрожающим выбросами или открытыми фонтанами, необходимо проводить при установленном на устье скважин противовыбросовом оборудовании с праменением промывочной жидкости в соответствие с техническим проектом на бурение скважин.

4. Эксплуатационные объекты месторождения следует разбуривать при обеспечении всех необходимых мер по предотвращению ущерба другим объектам. При первоочередном разбуривании нижних пластов должны быть предусмотрены все необходимые технические мероприятия, гарантирующие успешную проводку скважин через верхние продуктивные пласты (предотвращающие нефтяные или газовые выбросы и открытые фонтаны, а также глинизацию верхних пластов и ухудшение их естественной проницаемости).

5. В скважинах, проводимых на нижележащие пласты, должны быть осуществлены технические мероприятия по предупреждению ухода промывочной жидкости в верхние пласты. При уходе жидкости в верхние разрабатываемые пласты эксплуатация добывающих скважин, ближайших к бурящейся, должна быть прекращена до окончания ее бурения или спуска промежуточной колонны, перекрывающей эксплуатируемый пласт.

6. Для предотвращения снижения проницаемости призабойной зоны скважин в результате длительного воздействия на них воды или глинистого раствора после окончания бурения скважин и перфорации колонны должны быть приняты меры по немедленному освоению скважин. Временное бездействие скважин, связанное с отставанием обустройства площадей, допускается только при условии заполнения ствола скважины (или хотя бы его нижней части) пластовой жидкостью.

7. В разведочной скважине, имеющей эксплуатационную колонну, последовательное опробование нескольких нефтеносных пластов производится раздельно «снизу вверх». После окончания опробования очередного пласта его изолируют путем установки цементного моста (или других технических средств) с последующей проверкой его местоположения и герметичности, снижением уровня и опрессовкой.

8. В скважинах, не законченных бурением по техническим причинам (вследствие аварий или низкого качества проводки), в пройденном разрезе которых установлено наличие нефтегазоводоносных пластов, необходимо произвести изоляционые работы в целях предотвращения межпластовых перетоков нефти, воды и газа.

9. В процессе бурения и освоения разведочных, эксплуатационных (добывающих) и нагнетательных скважин должен быть проведен комплекс геофизических, гидродинамических и других исследований.

10. Мероприятия по охране окружающей среды в процессе разбуривания нефтяных месторождений должны быть направлены на предотвращение загрязнений земли, поверхностных и подземных вод буровыми растворами, химреагентами, нефтепродуктами, минерализованными водами. Они включают в себя:

- планировку и обваловку буровых площадок, емкостей с нефтепродуктами и химреагентами, использование для хранения буровых растворов и шлама разборных железобетонных емкостей или земляных амбаров с обязательной гидроизоляцией их стенок и днища;

- многократное использование бурового раствора, нейтрализацию, сброс ц поглощающие горизонты или вывоз его и шлама в специально отведенные места:

  • рациональное использование и обязательную рекультивацию земель после бурения.



^

14.4. ОХРАНА НЕДР И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ



1. Промышленная разработка нефтяных и нефтегазовых месторождений допускается только при условии, когда добываемый вместе с нефтью газ используется в народном хозяйстве или, в целях временного хранения, закачивается в специальные подземные хранилища, в разрабатываемые или подлежащие разработке нефтяные пласты. При этом также должен быть обеспечен сбор конденсата и сопутствующих ценных компонентов и воды.

2. На разрабатываемых месторождениях должен проводиться обязательный комплекс гидродинамических и промыслово-геофизических исследований и измерений, в том числе исследования по своевременному выявлению скважин - источников подземных утечек и межпластовых перетоков.

3. Освоение и эксплуатация добывающих и нагнетательных скважин должны производиться при соответствующем оборудовании устья скважин, которое должно предотвращать возможность выброса и открытого фонтанирования нефти и газа, потерь нагнетаемой воды.

4. Эксплуатация дефектных добывающих и нагнетательных скважин (с нарушенной герметичностью эксплуатационных колонн, отсутствием цементного камня за колонной, пропусками фланцевых соединений и т.д.) не допускается.

5. При проведении мероприятий по повышению производительности нефтяных скважин путем воздействия на призабойную зону пласта должна быть обеспечена сохранность колонны, обсадных труб и цементного кольца выше и ниже продуктивного горизонта.

В скважинах, где раздел между нефтеносными и газоносными, нефтеносными и водоносными пластами невелик, мероприятия по интенсификации добычи нефти должны производиться при условии создания допустимого перепада давления на перемычке,

6. Если до обработки призабойной зоны вынос породы и разрушение пласта не наблюдались, а после обработки началось интенсивное поступление породы пласта в скважину, необходимо прекратить или ограничить отбор нефти из скважины и осуществить технические мероприятия по ограничению доступа породы пласта в ствол скважины.

7. Мероприятия по охране окружающей среды при разработке нефтяных месторождений должны быть напрвлены на предотвращение загрязнения земли, поверхностных и подземных вод, воздушного бассейна нефтепродуктами (жидкими и газообразными), промысловыми сточными водами, химреагентами, а также на рациональное использование земель и пресных вод. Они включают в себя:

- полную утилизацию промысловой сточной воды путем ее закачки в продуктивные или поглощающие пласты;

- при необходимости, обработку закачиваемой в продуктивные пласты воды антисептиками, с целью предотвращения ее заражения сульфатвосстанавливающими бактериями, приводящими к образованию сероводорода в нефти и в воде;

использование герметизированной системы сбора, промыслового транспорта и подготовки продукции скважин;

- полную утилизацию попутного газа, использование замкнутых систем газоснабжения при газлифтной эксплуатации скважин; быструю ликвидацию розливов нефти, строительство нефтеловушек на реках, в местах ливневых стоков;

создание сети контрольных пунктов для наблюдения за составами поверхностных и подземных вод;

- исключение при нормальном ведении технологического процесса попадания на землю, в поверхностные и подземные воды питьевою водоснабжения ПАВ, кислот, щелочей, полимерных растворов и других химреагентов, используемых как для повышения нефтеотдачи, так и для других целей:

применение антикоррозионных покрытий, ингибиторов для борьбы с солеотложениями и коррозией нефтепромыслового оборудования:

  • организацию регулярного контроля за состоянием скважин и нефтепромыслового оборудования.



^

15. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ



В 1987г. за рубежом дополнительная добыча нефти за счет применения методов повышения нефтеотдачи составила 70.6 млн т, в том числе за счет тепловых 39.1млн т (55.4%), газовых 28.9млн т (41%), физико-химических - 2.6млн т (3.6%).

В 1989г. в СССР дополнительная добыча нефти от применения методов этих групп составила, соответственно: тепловых – 3.9млн т (38.6%), газовых – 0.7млн т (6.9%), физико-химических – 3.5 млн т (34,7%). Всего – 8.1 млн т.

В 1991г. за счет методов увеличения нефтеотдачи добыто 7.49 млн т нефти.

Все современные методы повышения нефтеотдачи предполагают глубокое воздействие на коллектор, на содержащиеся в нем углеводороды. В большинстве случаев даже при нормальном использовании этих методов они оказываются потенциально опасными с точки зрения загрязнения окружающей среды. Вредное их воздействие возможно на все объекты: воздух, воду, почву, недра, растительный и животный мир, человека.

Это означает, что при использовании методов интенсификации необходим соответствующий комплекс природоохранных мероприятий.

15.1. ЗАВОДНЕНИЕ



При закачке пресной воды она взаимодействует с нефтью, газом, связанной водой и горной породой. Идут реакции ионного обмена, взаимного растворения и другие. За счет выщелачивания горных пород вода насыщается сульфатами, карбонатами, кремнием. В результате этого впоследствии происходит отложение солей в скважинном и нефтепромысловом оборудовании.

В Западной Сибири в районе Среднего Приобья для заводнения используются воды апт-сеноманского горизонта. Эти воды обладают лучшей нефтевымывающей способностью, чем пресная вода.

В процессе разработки месторождений для заводнения будут использованы миллиарды кубических метров воды. Только на Сургутском и Нижне-Вартовском месторождениях запроектировано закачать около 2 млрд м3 подземных вод.

Составлен прогноз о возможном оседании поверхности земли вследствие образования пустот, ранее заполненных подземными водами. Предполагается, что оно может составить 1.5м.

Учитывая, что уровень грунтовых вод в данном районе высок и составляет 0.3-1.5 м, можно ожидать подтопления, заболачивания территории. Эти явления требуют разработки специальных технических мероприятий для обеспечения условий безопасного развития промышленного района.

В настоящее время уже обнаружены признаки воздействия разработки нефтяных месторождений на геологическую среду. На Западно-Сургутском нефтяном месторождении наблюдается образование трицатиметровой депрессионной воронки в результате откачки воды из апт-сеноманского мелового горизонта в течение 4.5 лет в объеме 15 тыс. м3/сут. Поэтому на месторождениях Среднего Приобья необходимо вести постоянные геофизические и гидрологические наблюдения за режимом добычи, откачек, уровнем подземных вод и вертикальным движением земной поверхности.

Отсюда вытекает задача использования сточных вод нефтепромыслов для заводнения.

Закачка сточных вод в поглощающие горизонты приводит к загрязнению недр. Перед закачкой сточных вод в продуктивные горизонты требуется их максимальная очистка.

      1. ^

        ЗАВОДНЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХИМРЕАГЕНТОВ



По ориентировочным данным с применением щелочного заводнения могут разрабатываться 15-20% месторождений России.

Основными противопоказаниями для этого метода являются жесткость пластовой воды и взаимодействие щелочи с породой.

^ Применение ПАВ позволяет на 40% сократить расходы воды, закачиваемой в пласт.

Наибольшее применение находят неионогенные ПАВ, т.к. по сравнению с ионогенными, они обладают повышенной активностью и меньше сорбируются на поверхности пород.

Наиболее часто при разработке нефтяных месторождений применяется оксиэтилированные алкилфенолы: реагенты ОП-7, ОП-10. Они хорошо растворяются в пластовых и сточных водах, обладают высокой диспергирующей и нефтевымывающей способностью.

^ Применение ПАВ имеет и недостатки: горные породы адсорбируют ПАВ. Так по данным промысловых испытаний на Нагаевском участке Арланского месторождения адсорбируется до 75% ОП-10.

ПАВ могут попадать в воды подземных горизонтов при разгерметизации затрубного пространства нагнетательных скважин, в почву, грунтовые и поверхностные воды – при аварийных порывах водоводов, подающих растворы ПАВ к нагнетательным скважинам, а также за счет разливов на дозаторных установках.

Наличие ПАВ в составе сточных вод значительно усложняет процесс очистки этих вод перед сбросом в водоем, т.к. под влиянием ПАВ происходит диспергирование и растворение органических веществ, в т.ч. нефти и нефтепродуктов, и тем самым исключается возможность обнаружения загрязнителей при визуальном наблюдении.

Кроме того, неионогенные ПАВ имеют высокую пенообразующую способность. Интенсивное пенообразование отрицательно воздействует на окружающую среду. Пена нарушает кислородный режим водоемов, создает неблагоприятный режим для развития водной флоры и фауны. Она может разноситься ветром по сельхоз. угодьям, пагубно воздействовать на растительность и почву.

1л ПАВ способен загрязнить 1 млн т подземных вод. ПДК для ОП-7 и ОП-10 в воде водоемов - 0.5 мг/л. Эти ПАВ являются биологически жесткими веществами: биоразлагаемость их составляет 40%. Они способны накапливаться в организме человека, рыб, животных. Наличие неионогенных ПАВ в питьевой воде в концентрации 0.5 мг/л способствует всасыванию в кровь других более вредных веществ, например фосфатов.

Наиболее токсичны катионоактивные ПАВ. Они опасно действуют на кожный покров и нервную систему человека.

При заводнении следует применять ПАВ , которые легко разлагаются в воде и почве под действием бактерий и микроорганизмов до безвредных продуктов. Таким препаратом является, например, МЛ-72.

^

15.1.2. ЗАВОДНЕНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ РАСТВОРОВ



Полимеры – нетоксичные вещества. После нагнетания в пласт они изменяют свои свойства, распадаются со временем и это может привести к образованию и накоплению в порах породы высокотоксичных химических соединений.

Таким образом, при химическом заводнении наблюдаются:

  1. Проливы и утечки химических веществ при транспортировке;

  2. Утечки готового раствора;

  3. Утечки готового раствора при транспорте его по трубопроводу под повышенным давлением;

  4. Подземные утечки при повреждении или корродировании оборудования скважины;

  5. Утечки через заброшенную скважину из-за повышения давления в пласте;

  6. Оседание поверхности в результате химического разрушения пород;

  7. Угроза здоровью обслуживающего персонала.

Все это снижает эффективность данного вида заводнения, увеличивает затраты и ухудшает состояние недр.

^

15.1.3. ЗАКАЧКА ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ И ПАРА



Процессы с применением пара и горячей воды могут быть эффективны при наличии источника топлива и источника чистой воды. В качестве топлива, исходя из экономических и экологических соображений, используются нефть, газ, их фракции и уголь. Количество потребляемой воды зависит от количества необходимого пара и от соотношения ПАР:НЕФТЬ, которое может быть в интервале 0.1-5.0.

Загрязнения, выделяющиеся при генерации пара, зависит от типа топлива, его химического состава, конструкции печей и котлов, метеорологических условий. Если в качестве топлива используют нефть, то расход ее составит ¼ добываемого количества.

При мощности бойлера 50*109 Дж/ч в атмосферу выбрасывается:

10-25 кг/ч SO­2;

2-10 кг/ч NOx;

0.2-0.5 кг/ч несгоревших углеводородов;

0.5-1.0 кг/ч CO;

1-3 кг/ч сажи.

Эти данные дают возможность составить представление о том, какую реальную и потенциальную опасность для окружающей среды несут процессы подогрева воды и генерирования пара.

В настоящее время разрабатываются системы, при которых все отходящие газы сжигания топлива вводятся в паровую линию. Горячие газы, полученные в результате сгорания топлива (2200 К) из печи поступают в барабан с водой, где генерируется пар при непосредственном контакте воды и горячих газов. Одновременно с генерацией пара происходит и очистка отходящих газов сгорания. Эта смесь пара и отходящих газов при температуре 500-600°К закачивается в скважину.

Процесс выгоден тем, что исключает выбросы ВВ в атмосферу и повышает нефтеотдачу.

Недостаток – потребность большого количества чистой воды, т.к. минерализованная вода не может использоваться в бойлерах.

Кроме того, возникает проблема отделения воды от нефти и их очистки.

^

15.2. МЕТОД ВЛАЖНОГО И СВЕРХВЛАЖНОГО ВНУТРИПЛАСТОВОГО ГОРЕНИЯ



Сущность метода влажного горения заключается в том, что закачиваемая с воздухом в определенных количествах вода, испаряясь на фронте горения, переносит генерируемое тепло в область, опережающую фронт горения, образует в этой области обширные, развивающиеся зоны прогрева, насыщенные паром и сконденсированной горячей водой. Образующиеся при этом зоны насыщенного пара являются одним из важнейших условий влажного горения, в значительной мере определяющим механизм вытеснения нефти из продуктивных пластов.

Метод влажного горения реализуется лишь в определенном диапазоне соотношений закачиваемых в пласт объемов воды и воздуха, равном от 1 до 5 м3 воды на 1000 м3 воздуха. Воздушный фактор нагнетаемой смеси, равный отношению объема воды к объему воздуха, должен составлять величину порядка (1— 5)*103 м3/нм3. При меньшем его значении перенос тепла в область фронта горения уменьшается, эффективность теплового воздействия на пласт и процесс извлечения нефти снижаются. Если же воду закачивают в больших количествах, то метод влажного горения переходит в другие модификации комбинированного воздействия на пласт горением и заводнением. Использование метода при водовоздушном факторе, превышающем указанный, не прекращает окислительных экзотермических процессов в пласте даже при отсутствии высокотемпературной зоны горения.

Одно из основных достоинств метода сверхвлажного горения состоит в том, что в пласте одновременно участвуют и сосуществуют почти все известные процессы, а именно: вытеснение нефти паром, водой при различных температурах, смешивающее вытеснение и вытеснение нефти газом. На извлечение нефти оказывают влияние продукты горения и низкотемпературного окисления нефти в пористой среде, а также физико-химические превращения самой породы коллектора. В процессе горения образуется значительное количество углекислого газа и происходит вытеснение им нефти. Кроме того, углекислый газ вместе с нефтью и водой образует пену, которая ускоряет вытеснение. При горении образуются также поверхностно-активные вещества, альдегиды, кетоны, спирты, что может обусловить проявление механизма вытеснения нефти эмульсиями. Понятно, что все эти процессы и образующиеся вещества потенциально опасны для окружающей среды, воздуха, воды и почвы. Это означает, что метод сверхвлажного горения является наиболее типичным среди методов повышения нефтедобычи пластов с точки зрения их опасности по загрязнению окружающей среды.

Учитывая, что диапазон температур в зоне горения изменяется в пределах от 350—1000 °С, можно ожидать плавления, спекания, коренного изменения состава, структуры и свойств окружающих пород. Возможно термогенное проседание поверхности земли, зданий и сооружений.

Реакции термических превращений нефти могут сопровождаться реакциями изомеризации, полимеризации, мономолекулярного распада.

Таким образом, при влажном и сверхвлажном внутрипластовом горении могут образовываться: газообразные парафиновые углеводороды, серный ангидрид SO3, сернистый ангидрид SO2, аэрозоль серной кислоты, сероводород Н2S, хлористый водород

НСl, окись углерода СО, двуокись углерода CO2, фенол С6Н5ОН, формальдегид и бенз(а)пирен С2 0Н12.

Образующиеся при горении компоненты в пласте взаимодействуют с нефтью, водой, породами, составляющими пласт. При этом наиболее характерны растворение, химические превращения и сорбционные процессы. Сорбция образующихся вредных примесей возможна различными породами, в том числе карбонатными и песчаниками. Сорбционные процессы могут привести к длительному загрязнению недр. Особенно опасно образование серусодержащих газов для карбонатных пород. Сернистый и серный ангидрид при реакции с водой образуют серную кислоту:

SO2 + ½ O2 + H2O ® H2SO4
SO3 + H2O ® H2SO4
Возможно некоторое разрушение карбонатных пород за счет вымывания водой сульфата кальция.

Несмотря на поглощение загрязнителей коллекторами, нефтью, водой из-за обратимости химических реакций, процессов расгворения и выделения из растворов, сорбции и десорбции, возможен выброс на поверхность образующихся в процессе горения нефти вредных веществ (табл.1).

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воздухе

Вещества


Класс

опасности

^ Предельно допустимая концентрация ПДК, мг/м3

в населенных

пунктах

максимальная

разовая

среднесу-

точная

в рабочей

зоне ежеднев-

но (при

8-часовом

рабочем

Дне)

агрегатное

состояние

Бенз(а)пирен

1

-

0,000001

0,00015

Аэрозоль

Сероводород

2

0,008

0,008

10

Газ

Серный ангидрид

2

0,3

0,1

1,0

Газ

Сернистый ангидрид

3

0,5

0,05

10

Газ

Окись углерода

4

3

1

20

Газ

Фенол

3

0,01

0 01

5

Аэрозоль

Формальдегид

2

0,035

0,012

0,5

Газ
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18



Скачать файл (695.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации