Экологическая безопасность в процессе применения поддержания пластового давления

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Пермский  национальный исследовательский политехнический  университет

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

Экологическая безопасность в процессе применения поддержания пластового давления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2013

 

Оглавление

1. Система поддержания пластового давления 3

2. Источники водоснабжения системы ППД 5

3. Требования к экологической безопасности в процессе ППД 6

4. Мероприятия по охране недр и окружающей среды при ППД 8

5. Решение экологической безопасности нефтедобычи 9

Библиография 12

 

 

1. Система поддержания  пластового давления

Поддержание пластового давления (ППД) — процесс естественного (искусственного) сохранения давления в продуктивных пластах нефтяных залежей на начальной (запроектированной) величине. Процесс ППД отличается высокими темпами добычи нефти и увеличения степени извлечения нефти. Поддержание пластового давления при разработке нефтяной залежи может осуществляться за счёт естественного активного водонапорного (упруговодонапорного) режима, а так же искусственного водонапорного режима, создаваемого в результате нагнетания воды в пласте коллекторе при законтурном или при контурном. В зависимости от геологических условий и экономических показателей разработки выбирают тот или иной способ ППД.

Система поддержания пластового давления представляет собой комплекс технологического оборудования необходимый для подготовки, транспортировки, закачки рабочего агента в пласт нефтяного месторождения с целью поддержания пластового давления и достижения максимальных показателей отбора нефти из пласта. Система ППД должна обеспечивать:

• необходимые объемы закачки воды в пласт и давления ее нагнетания по скважинам, объектам разработки и месторождению в целом в соответствии с проектными документами;
• подготовку закачиваемой воды до кондиций (по составу, физико-химическим свойствам, содержанию мех примесей, кислорода, микроорганизмов), удовлетворяющих требованиям проектных документов;
• проведение контроля качества вод системы ППД, замеров приемистости скважин, учета закачки воды, как по каждой скважине, так и по группам, пластам и объектам разработки и месторождению в целом;
• герметичность и надежность эксплуатации системы промысловых водоводов, применение замкнутого цикла водоподготовки и заводнения пластов с использованием сточных вод;

Система ППД включает в  себя следующие технологические узлы, которые представлены на рисунке 1.

• систему нагнетательных скважин;
• систему трубопроводов и распределительных блоков (ВРБ);
• станции по закачке агента (БКНС), а также оборудование для подготовки агента для закачки в пласт.

Рис. 1. Принципиальная схема системы ППД

При поддержании пластового давления в нефтяной части залежи через нагнетательные скважины закачивают воду или водогазовую смесь без добавок или с различными добавками, способствующими улучшению её вытесняющих свойств. Если нефтяная залежь имеет ярко выраженный свод, то в него для поддержания пластового давления нагнетают газ или воздух, вследствие чего создаётся напор искусственной газовой шапки.

2. Источники водоснабжения системы ППД

Для заводнения нефтяных пластов преимущественно используют воды поверхности источников, легко доступные и не требующие сложных методов их подготовки для закачки в нефтяные залежи. Так, источниками водоснабжения для заводнения пластов нефтяных месторождений служат реки и другие естественные или искусственные пресноводные водоемы. Наряду с речной и морской водой для заводнения пластов используют подземную воду из неглубоко залегающих водоносных горизонтов. Серьезное внимание как возможным источникам водоснабжения при заводнении нефтяных месторождений уделяется также сточным водам нефтедобывающих предприятий.

Применение сточных  вод нефтедобывающих предприятий  в системе заводнения позволит сократить  расход дефицитной пресной воды для  закачки в пласты и предотвратить  загрязнение водоемов. Кроме того, сточные воды нефтедобывающих предприятий  имеют повышенную температуру и  низкое поверхностное натяжение  и благодаря этому обладают большей  по сравнению с речной водой нефтевымывающей  способностью. По данным И.Г. Мархасина и И.Ф. Глумова, сточные воды вытесняют из пористой среды примерно на 5% нефти больше, чем речная вода.

Из сказанного выше следует, что при заводнении продуктивных пластов прежде всего должны использоваться сточные воды нефтедобывающих предприятий. В отдельных случаях можно использовать и бытовые сточные воды.

Большой практический интерес с точки зрения изыскания  источников заводнения пластов представляют сточные воды нефтегазоперерабатывающих заводов, находящихся вблизи нефтяных месторождений.

3. Требования  к экологической безопасности в процессе ППД

Выделяют ряд факторов влияющих на загрязнение экологической системы при проведении ППД:

1. В качестве использование попутных или сточных резервуаров для нефтепромысла применяют крайне токсичные рассолы, состоящие из тяжелых металлов, солей и прочих химических элементов, содержание которых превышает допустимую норму. При повышении минерализации (общей жесткости, содержании хлоридов, брома) в поверхностных, грунтовых, аллювиальных или артезианских водах, происходит, чаще всего, проникновение подземных рассолов в пресноводные горизонты. Если же не ликвидировать источник загрязнения, то этот процесс становиться необратимым.

Тотальное засолонение пресноводных источников очень характерно для таких месторождений, которые находятся в республике Татарстан, Самарской, Оренбургской, Пермской и других областей. Обычной картиной стали нефтяные болота Тюменской области. Жители Нижневартовска употребляют воду из реки Вах, так как подземные воды загрязнены.

2. Радиоактивность некоторых нефтей и пластовых вод. Особенно радиоактивны тяжелые фракции, осадок нефтей. Утилизация ежегодно образующихся в каждом нефтепарке радиоактивных осадков и слаборадиоактивные сточные воды, образующиеся при пропаривании бывших в употреблении насосно-компрессорных труб до сих пор не ясна. Одной из причин радиоактивности некоторых нефтей экологи считают применение нефтяниками методов изотопной разведки пластов и образование хранилищ жидких отходов путем подземных ядерных взрывов.

3. Невозобновляемость использования пресных вод для поддержания давления в продуктивных пластах. В результате замены в процессе ППД пресной воды, очищенными сточными водами очистных сооружений городов и поселков, дало бы двойной эколого-экономический эффект.

4. Проблема водообеспечение городов в регионах нефтегазопромысла. Содержания углеводородов в питьевой воде превышает норму.

5. Проблема сейсмоопасности старых нефтепромыслов. На сегодня имеются научные данные о постоянных техногенных землетрясениях на территории Ханты-Мансийского автономного округа, на Ромашкинском месторождении (Татария), на Дальнем Востоке в других нефтегазовых регионах России и мира. При подземных работах, как правило, нарушается тысячелетиями складывавшаяся система геологических и гидрологических комплексов. Бурением скважин, системой поддержания пластового давления, заменой выкачанной нефти газом, подземными взрывами неизбежно повреждается гидро- и газонепроницаемость отдельных свит пород, появляются просадки или оползни грунтов или происходят спровоцированные землетрясения.

Требования к экологической безопасности в применяемых технологиях добычи и транспортировки нефти зачастую занижены или остаются без должного внимания. Прежде всего - это низкий процент финансовых вложений в развитие научных разработок и их осуществление, крайне недостаточное материальное оснащение и обновление основных фондов, а так же низкая экологическая культура производства.

4. Мероприятия по охране недр и окружающей среды при ППД

Технологические процессы, существующие в нефтяной и газовой  промышленности, сопровождаются выбросами  в почву, водоемы и атмосферу  значительных количеств производственных отходов, загрязняющих воду и воздух.

Сброс загрязненных сточных вод, содержащих ядовитые органические и неорганические вещества, приводит к уничтожению растительных и  рыбных богатств, ограничивает возможность  использования водоемов для питьевого и промышленного водоснабжения, для сельского хозяйства, что приносит огромный ущерб народному хозяйству.

Большую опасность  на суше представляют промысловые сточные  воды в связи с их высокой токсичностью и агрессивностью. Во избежание действия их на окружающую среду следует применять  полную утилизацию всех сточных вод - повторную закачку (после очистки) в продуктивные пласты.

Внедрение этого  мероприятия позволит за счет осуществления  замкнутого цикла водопотребления  избежать вредного последствия загрязнения  водоемов и почвогрунтов при порывах трубопроводов.

Снижению загрязнения  на промыслах будут способствовать ликвидация внутрискважинного перетока пластовых вод, осуществление мероприятий по совершенствованию герметизации технологических процессов сбора, подготовки нефти, газа и сточных вод, внедрение методов и средств защиты оборудования от коррозии, блочных установок по дозированию ПАВ и др.

Следует широко использовать рациональные схемы рекультивации  земель. Рекомендуемые способы снятия и восстановления плодородного слоя почвы позволят снизить объем  земляных работ и, главное, сохранить  почвенный покров вокруг скважины.

По охране и рациональному использованию водных ресурсов выполняются следующие мероприятия:

• капитальный ремонт водоводов;
• внедрение металлопластмассовых труб;
• метод внедрения алюминиевых и магниевых протекторов для защиты от коррозии трубопроводов и запорной арматуры на блоках гребенок;
• исследование и цементирование за контуром, в том числе подъем цемента за контуром;
• герметизация эксплуатационной колонны;
• ликвидация нефтегазопроявлений;
• восстановление плодородного слоя земли на месте аварий методом внесения фосфогипса.

5. Решение экологической безопасности нефтедобычи

1. Законодательство должно принять за единый субъект воздействия на окружающую среду именно нефтегазовое месторождение, рассматривать его как самостоятельный технологический комплекс и предусматривать соответственно предпроектную, проектную, стадию строительства, стадию разработки, стадию ликвидации (консервации) месторождения. Однако, ни экологическое законодательство, ни действующие строительные нормы и правила не содержат таких жестких требований. На сегодня, процесс добычи нефти и газа разделяется на вполне самостоятельные технологические этапы: сейсморазведка, геологическое разведочное бурение, разведочное глубокое бурение, эксплуатационное бурение, освоение скважин, обустройство и эксплуатация (зачастую по этапам). То есть, единое проектирование разведки и добычи нефти (включая ликвидацию) не производится, следовательно, невозможно комплексно провести оценку воздействия на окружающую среду всего месторождения при государственной экологической экспертизе, а значит и определить в полном объеме экологический ущерб и разработать план природоохранных и восстановительных мероприятий.

Кроме того, необходима разработка специальных методик оценки ущерба, наносимого на всех стадиях добычи нефти и газа природным сферам и природным комплексам.

2. Вторая серьезная правовая проблема - размытость процедуры лицензирования в плане ответственности недропользователя. Проблема в том, что эти лицензионные требования по охране природы носят декларативный характер, и на сегодня отсутствует механизм ответственности недропользователя за их невыполнение. Месторождение технологически нельзя быстро «выключить» из эксплуатации требуется длительная специальная консервационная или ликвидационная технологическая процедура. В таких случаях необходимо применять финансовые санкции к недропользователю и установление технологически обоснованного срока для реализации безопасных ликвидационных процедур.

3. Третья основная проблема — повсеместное фактическое отсутствие «ликвидационного» денежного фонда для месторождений, находящихся в поздней стадии эксплуатации. Федеральный закон должен закрепить эту обязанность недропрользователя и предусмотреть механизм контроля и ответственности за целевым расходованием данного фонда. В противном случае старые выработанные месторождения будут просто брошены вместе с сотнями не нужных скважин, шламовыми амбарами, аварийными трубопроводами, загрязненными водными объектами и выведенными из сельхозоборота землями.

4. Необходима организация эффективного, квалифицированного экологического и геологического контроля за деятельностью компаний, а также общего государственного контроля за процедурой лицензирования недропользования. Необходим специальный федеральный закон, который позволяет превратить в систему сотни нормативно-правовых актов, действующих в этой сфере, а также федеральная программа по экологической безопасности нефтегазового комплекса страны.

 

Библиография

1. Тронов В.П., Тронов А.В. «Очистка вод  различных типов для использования  в системе ППД».- Казань: Фэн. 2001 - 560 с.
2. Бобрицкий И.В., Юфин В.А. Основы нефтяной и газовой промышленности.- М.: Недра. 1965 - 215 с.