Охрана окружающей среды и недр при освоении скважин

Охрана окружающей среды и недр при освоении скважин

   Окружающая среда (атмосфера, почва, источники артезианских и целебных вод) может быть загрязнена при освоении скважины в результате выброса нефти, фонтанировании или перетока через неизолированное заколонное пространство пластовых флюидов, содержащих сероводород, углеводороды, соли натрия, кальция, магния, и других элементов. А также в результате выбрасывания промывочной жидкости, которая остается по окончании бурения или небрежного обращения с радиоактивными изотопами, иногда используемыми для контроля качества разобщения проницаемых пластов.

Одним из мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения окружающей среды, является сооружение на расстоянии 100-200 м от скважины с подветренной стороны до начала работ по вскрытию и освоению продуктивных пластов большого земляного амбара для сбора пластовой жидкости, выбрасываемой из скважины при опробовании, освоении, испытании скважины и при управляемом фонтанировании. В том же случае, если возникло неуправляемее фонтанирование (т.е. при отсутствии противовыбросового оборудования, неисправности его или разрушении устья), необходимо срочно соорудить земляной вал для ограничения возможности растекания пластового флюида по большой территории. Другим мероприятием является пакерование заколонного пространства на участках выше кровли горизонтов с повышенными коэффициентами аномальности, либо между горизонтами с большим относительным перепадом пластовых давлений.

    Газы, выделяющиеся из пластовых флюидов и из промывочных жидкостей, необходимо сжигать в факеле или утилизировать в промысловой газосборной сети.

Если в пластовой воде содержится сероводород, то при освоении нужно принять меры к изоляции такого пласта и нейтрализации Н2S. Для кольматации гранулярных пластов с сероводородной водой рекомендуется устанавливать ванны, содержащие 5-10% водорастворимых солей, меди, железа, магния, никеля или свинца, эффективный стабилизатор (например, КМЦ-600, карбофен, крахмал), воду и при необходимости утяжелитель и глинопорошок; для кольматации трещинных пород рекомендуется применять ванны из водорастворимых силикатов. Для нейтрализации сероводорода в промывочную жидкость следует вводить водный раствор медного или железного купороса. Если сероводород содержится в попутном или природном газе, при сжижении газа в факеле образуется сернистый и серный газы, вызывающие сильное отравление живой природы. Поэтому его необходимо нейтрализовать до сжигания газа в факеле.      Одним из способов нейтрализации состоит в подаче в выкидную линию противовыбросового оборудования или фонтанной арматуры водорастворимых гидроокислов двухвалентных металлов. При сжигании газа с наличием сероводорода должны быть обеспечены условия, при которых концентрация вредных веществ в приземном слое атмосферы населенных пунктов или объектов народного хозяйства не превысит санитарных норм.

    По окончании освоения или скважины спецодежда должна пройти специальную обработку по нейтрализации сероводорода. По завершении работ необходимо провести контроль воздуха рабочей зоны на наличие сероводорода и проверку герметичности устьевой арматуры.

Освоение скважин, в продукции которых содержится сероводород, газом запрещается.

Все углеводороды, оказавшиеся на территории скважины по окончании работ должны быть собраны и утилизированы, либо сожжены, если утилизация невозможна. Оставшуюся промывочную жидкость следует транспортировать для дальнейшего использования либо захоронить в специально отведенном месте, предварительно нейтрализовав при необходимости вредные химические реагенты. Большая часть территории вокруг законченной скважины должна быть рекультивирована и возвращена для сельскохозяйственного (или иного) использования. Небольшая же часть территории вокруг эксплуатационной скважины в соответствии с действующими нормами должна быть ограждена земляным валом, благоустроенна и передана для использования УДНГ.

    Для предотвращения снижения проницаемости зоны скважины 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.

     Продукты освоения скважины - нефть, и минерализованные воды - являются потенциальными источниками загрязнения окружающей среды.

    Освоение и опробование скважин должно проводиться после обвязки обсадных колонн скважин колонной головкой, которая испытывается закачкой воды в межколонное пространство на давление опресовки внешней обсадной колонны.

В процессе освоения эксплуатационных и нагнетательных скважин должен быть проведен комплекс геофизических, гидродинамических и других исследований в соответствии с утвержденными проектными документами на строительство скважин.

Рекомендуется проводить следующие мероприятия:

· Освоение скважин необходимо производить в специальные емкости;

· Не допускать загрязнения и разлив продуктов освоения скважин;

· В случае разливов продуктов освоения, загрязненный грунт должен быть собран и вывезен спецтранспортом для захоронения в специально отведенное место, которое определяется решением органов самоуправления по согласованию с местным комитетом по охране природы и службой санэпиднадзора.

В условиях короткого сибирского лета может быть оправдано влияние промышленных культур нефтеокисляющих микроорганизмов: Путидойл, Деваройл, Биокрин. Очень эффективно внесение торфа как адсорбента подвижной нефти с последующим фрезерованием почвы;

     Необходимо принимать эффективные меры для предотвращения ухудшения проницаемости призабойной зоны за счет глинизации коллектора, инфильтрации и других процессов. Для этого следует применять качественные промывочные жидкости, максимально возможно сокращать время контакта промывочной жидкости с коллектором, не допускать чрезмерного повышения противодавления на пласт коллектор;

Возможно сжигание на факеле полученного притока газа. Работу факельной установки считают удовлетворительной, если происходит полное и бездымное сгорание газов. Бездымное сжигание газов обычно достигают при смешивании их с водяным паром или подачей распыленной воды;

Буровики и бригады освоения должны пройти подготовку и обучение природоохранным мероприятием.

 

7.3.1.10.  Свабирование скважины необходимо проводить при установлении на буферной задвижке фонтанной арматуры герметизирующем устройстве, предотвращающем разлив нефти.

7.3.1.11. Во время появления  признаков фонтанирования сваб следует немедленно поднять из скважины.

7.3.1.12. При вынужденных  перерывах и  остановках в  процессе освоения фонтанной скважины центральная  задвижка фонтанной  арматуры и задвижки на крестовике должны  быть закрыты.

7.3.1.13. В процессе вызова  притока нагнетанием сжатого  воздуха или аэрации жидкости  воздухом  перерывы в процессе не допускаются.  

 

П р и м е ч а н и е. При аварийных перерывах во время освоения скважины продавкой воздуха следует уменьшить до атмосферного давления в затрубном пространстве и заполнить его инертным газом или пеной. Запрещается после вызова притока нефти закрывать выкидную линию скважины, пока не будет извлечена вся аэрированная жидкость. 

 

7.3.1.14.  На предприятиях, занятых освоением скважин с АВПД, должны быть созваны  постоянно действующие комиссии по предупреждению нефтегазопроявлений и открытых фонтанов.

7.3.1.15.  При  освоении скважины с АВПД у устья скважины должна дежурить пожарная машина.

7.3.1.16.  При освоении скважины передвижными установками последние должны устанавливаться не ближе 25 м от устья скважины.

7.3.1.17.  В процессе  освоения скважины дымовыми газами  состав их  необходимо непрерывно  контролировать на содержание свободного кислорода, объемная доля которого не должна превышать 5% регулированием поступления воздуха в топку генератора.

7.3.1.18.  При освоении скважины пенами следует  применять только водные растворы неогнеопасных и  нетоксичных ПАВ.

7.3.1.19.  При освоении скважины в темное время суток рабочие места должны быть освещены в соответствии с установленными  нормами.     

 Светильники, установленные  у устья скважины, должны быть  во взрывозащищенном исполнении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Метод облегчения столба жидкости в скважине (жидкости глушения)	Метод понижения уровня
1. Метод промывки (замена скважинной жидкости)	4. Тартание желонкой
2. Компрессирование  с увлажнением (жидкий азот)	5. Свабирование (поршневание)
3. Закачка пенных  систем	6. Понижение уровня  глубинным насосом

 

 Освоение скважин - комплекс работ по вызову притока жидкости (газа) из пласта в скважину, обеспечивающего ее продуктивность в соответствии с локальными (местными) добывными возможностями пласта или с достижением необходимой приемистости (для нагнетательных скважин). 
После бурения, вскрытия пласта и перфорации обсадной колонны призабойная зона скважины, особенно поверхность вскрытой части пласта, бывает загрязнена тонкой глинистой взвесью или глинистой коркой. Поэтому и в результате некоторых других физико-химических процессов образуется зона с пониженной проницаемостью, иногда сниженной до нуля. Цель освоения - восстановление естественной проницаемости пород призабойной зоны и достижение притока, соответствующего добывным возможностям скважины или нормальной приемистости нагнетательных скважин. 
Сущность освоения скважины заключается в создании депрессии, т. е. перепада между пластовым и забойным давлениями, с превышением пластового давления над забойным. Достигается это двумя путями: либо уменьшением плотности жидкости в скважине, либо снижением уровня (столба) жидкости в скважине. В первом случае буровой раствор последовательно заменяют водой, затем - нефтью. 
Во втором случае уровень в скважине снижают одним из следующих способов: оттартыванием желонкой или поршневанием; продавкой сжатым газом или воздухом (компрессорным способом); аэрацией (прокачкой газожидкостной смеси); откачкой жидкости штанговыми скважинными насосами или погружными центробежными электронасосами. Таким образом, можно выделить следующие шесть основных способов вызова притока: замена скважинной жидкости на более легкую, компрессионный метод, аэрация, откачка глубинными насосами, тартание, поршневание. 
Перед освоением на устье скважины устанавливают арматуру в соответствии с применяемым методом и способом эксплуатации скважины. В любом случае на фланце обсадной колонны устанавливают задвижку высокого давления на случай необходимости перекрытия ствола. 
Замену скважинной жидкости производят следующим образом. После перфорации эксплуатационной колонны в скважину до фильтра опускают насосно-компрессорные трубы. Затем в кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и спущенными трубами нагнетают воду. Буровой раствор, находящийся в скважине, вытесняется из нее по трубам. Если после замены бурового раствора водой возбудить скважину (т. е. вызвать приток) не удается, то переходят на промывку скважины нефтью. После промывки скважины (прямой или обратной) водой или дегазированной нефтью можно достигнуть уменьшения забойного давления: 
Продавка с помощью сжатого газа или воздуха (газлифтный способ освоения). Сущность метода заключается в нагнетании сжатого газа или воздуха в кольцевое пространство между подъемными трубами и обсадной колонной. Сжатый газ (воздух) вытесняет жидкость, заполняющую скважину, через спущенные в нее насосно-компрессорные трубы на дневную поверхность. 
Аэрация - процесс смешения жидкости с пузырьками сжатого газа (воздуха). При аэрации за счет постепенного смешения сжатого газа (воздуха) и жидкости, заполняющей скважину (бурового раствора, воды, нефти), уменьшается плотность жидкости и тем самым плавно снижается давление на забой. 
Для аэрации к скважине кроме водяной (нефтяной) линии от насоса подводят также газовую (воздушную) линию от компрессора. Жидкость и газ (воздух) смешиваются в специальном смесителе (эжекторе) или газопроводящей линии скважины, и аэрированная жидкость (газожидкостная смесь) нагнетается в ее затрубное пространство. При замене жидкости, находящейся в скважине, этой смесью давление на забой снижается, и, когда оно становится меньше пластового, нефть начинает поступать из пласта в скважину. 
Освоение с помощью скважинных насосов применяют в скважинах, которые предполагается эксплуатировать глубинно-насосным способом. В некоторых случаях перед спуском насосных труб забой очищают с помощью желонки. Если ствол и забой чисты, то в скважину спускают насосно-компрессорные трубы, штанговый насос, устанавливают станок-качалку, и пускают скважину в эксплуатацию. Точно так же осваивают скважины, которые будут эксплуатироваться погружными электронасосами. 
Освоение нагнетательных скважин не отличается от освоения добывающих. В них, как и в добывающих, после получения притока из пласта следует вести длительное дренирование (т. е. отбор жидкости) для очистки призабойной зоны и пор пласта от проникших в пласт при бурении глинистого раствора, взвешенных частиц (гематита, барита), продуктов коррозии и т. д. Отличие заключается в том, что, если добывающие скважины рекомендуется осваивать методом плавного запуска, т. е. постепенным увеличением отборов, то в нагнетательных в процессе освоения следует стремиться к отборам большого количества жидкостей и механических примесей (песка, ржавчины и др.). Это способствует открытию дренажных каналов и обеспечивает большую приемистость (поглотительную способность) скважин. 
Дренируют пласт теми же способами, что и при вызове притока в нефтяных скважинах: поршневанием, применением сжатого воздуха, откачкой жидкости центробежными глубинными электронасосами, т. е. методами, допускающими откачку больших объемов жидкости. 
Тартание - извлечение из скважины жидкости желонкой, спускаемой на тонком (16 мм) стальном канате с помощью лебедки. Желонку изготовляют из трубы длиной 8 м и диаметром не более 0,7 диаметра обсадной колонны. В нижней части желонка имеет клапан со штоком, открывающимся при упоре, в верхней части - скобу для прикрепления каната. За один рейс (спуск-подъем) выносится не более 0,06 м3 жидкости. 
Тартание-малопроизводительный, трудоемкий способ снижения уровня жидкости в скважине с очень ограниченными возможностями применения (в скважинах, где не ожидается никаких фонтанных проявлений), так как устьевая задвижка при этом не может быть закрыта до извлечения из скважины желонки и каната. К недостаткам способа тартания относится загрязнение окружающей среды. Однако этот метод дает возможность извлечения осадка и глинистого раствора с забоя и контроля за положением уровня жидкости в скважине. 
Поршневание (свабирование) заключается в постепенном снижении уровня жидкости в скважине при помощи поршня (сваба). 
Поршень представляет собой трубу диаметром 25-37,5 мм с клапаном в нижней части, открывающимся вверх. На наружной поверхности поршня укреплены эластичные резиновые манжеты, армированные проволочной сеткой. 
Для возбуждения скважины поршневанием в нее до фильтра спускают насосно-компрессорные трубы. Каждую трубу проверяют шаблоном. При спуске поршня под уровень (обычно на глубину 75-150 м) жидкость перетекает через клапан в пространство над поршнем. При подъеме его клапан закрывается, а манжеты, распираемые под действием давления столба жидкости, прижимаются к стенке труб и уплотняются. За один подъем выносится столб жидкости, находящейся над поршнем на глубине погружения под уровень жидкости. Поршневание в 10-15 раз производительнее тартания. 
При непрерывном поршневании уровень жидкости в скважине понижается и соответственно снижается давление на забое скважины, что вызывает приток в нее жидкости из пласта.

1. Метод  промывки (замена скважинной жидкости)осуществляется при спущенных трубах и герметизированном устье, что предотвращает выбросы и фонтанные проявления.

В скважину спускают НКТ и нагнетают насосом воду в кольцевое пространство между ЭК и НКТ. При этом глинистый раствор, находящийся в скважине, вытесняется водой на поверхность по НКТ. Так происходит замена одной жидкости на другую с меньшей плотностью, вследствии чего уменьшается давление на забое.

Замена жидкости осуществляется обычно по схеме: буровой раствор – вода – нефть – конденсат, при этом плотность жидкости, уменьшается постепенно и, следовательно, происходит плавное освоение. Способ прост, экономичен и эффективен при слабой засоренности пласта. 

2. Компрессирование  с увлажнением (жидкий азот).В скважину спускается колонна НКТ, а устье оборудуется фонтанной арматурой. К межтрубному пространству (между НКТ и ЭК) присоединяется нагнетательный трубопровод от передвижного компрессора. При нагнетании газа жидкость в межтрубном пространстве вытесняется до башмака НКТ или до пускового отверстия в НКТ, попадает вовнутрь НКТ и разгазирует жидкость в них (столб жидкости облегчается), происходит выброс её на поверхность.. В результате давление на забое сильно снижается, начинается приток и скважина переходит на фонтанный или газлифтный режим работы. Нагнетание газа не прекращается до тех пор, пока скважина не очиститься от воды и глинистого раствора и не перейдет на нефть или газ. После получения устойчивого притока скважина переводится на стационарный режим работы. 

 

3. Закачка  пенных систем заключается в закачке смеси газа с жидкостью (обычно вода или нефть), плотность которой доводится до 400 – 500 кг/м3. Смешивают в специальных смесителях (эжекторе) и нагнетают в пласт.

4. Тартание  желонкой –не только способ вызова притока и освоения, но и исторический способ эксплуатации скважин с очень низкими пластовыми давлениями. Осуществляется желонкой, представляющей собой отрезок толстостенной трубы (как правило, бурильной) длиной 8 м, имеющей в нижней части клапан со штоком, открывающимся при упоре на шток. Спускается в скважину на тонком (16 мм) канате с помощью лебёдки. Диаметр желонки обычно не превышает 0,7 диаметра обсадной колонны.

Так как объем желонки невелик, то процесс вызова притока тартанием достаточно медленный. Спуск желонки, как правило, проводится в обсадную колонну.

5. Свабирование (поршневание) –способ понижения уровня в скважине, в которую спущена колонна НКТ, при котором на стальном канате в НКТ спускается сваб или поршень. Сваб представляет собой трубу небольшого диаметра (25 – 37,5 мм) с обратным клапаном в нижней части, открывающимся вверх. На наружной поверхности трубы (в стыках) укреплены пластичные резиновые манжеты (3 – 4 шт.), наружный диаметр которых соизмерим с внутренним диаметром НКТ. При спуске сваба под уровень жидкость перетекает через клапан в пространство над свабом. При подъеме клапан закрывается, а манжеты, распираемые давлением столба жидкости над свабом, прижимаются к стенкам НКТ и уплотняются и весь столб жидкости, находящийся над свабом выносится на поверхность. При непрерывном свабировании уровень жидкости в скважине понижается и соответственно снижается забойное давление, что вызывает приток в неё жидкости из пласта. Снижение уровня осуществляется до 1000 м, при большем возможно смятие ЭК горным давлением. Глубина погружения сваба под уровень жидкости определяется прочностью каната и мощностью привода лебёдки (не превышает 75 – 150 м). Свабировочное оборудование имеет высокую мобильность и легко монтируется, поэтому эта технология незаменима там, где требуется кратковременная откачка в течение нескольких часов или суток.