Файл: национальный исследовательский томский политехнический университет оператор по исследованию скважин.pdf

108
Основой создания комплекта документации по всем основным раз- делам проекта обустройства месторождения является технологическая часть. Она включает в себя принципиальные технологические схемы систем для сбора, подготовки и транспорта нефти, газа и воды, а также размещение другого специфического нефтепромыслового оборудова- ния. Выполнение технологического раздела проекта обустройства ме- сторождения начинается с разработки принципиальных технологиче- ских схем комплексов по сбору, подготовке и транспорту нефти, газа и воды.
Архитектурно-строительный раздел включает в себя:
• проектирование фундаментов под крупногабаритное технологи- ческое оборудование;
• проектирование зданий;
• проектирование инженерных сетей зданий и коммуникаций и др.
5.3. Технология и организация обустройства месторождения
Большинство крупных нефтяных и газовых месторождений нахо- дится в малоосвоенных районах, поэтому их обустройство начинается с освоения района в целом и развития инфраструктуры. В первоначаль- ный период обустройства месторождения решаются вопросы:
• развития транспортной схемы (как внешней, так и внутрипромы- словой);
• обеспечения строительства электроэнергией, водой;
• жизнеобеспечения коллектива строителей и т. д.
С освоением техники наклонного бурения скважин при разработке нефтяных и газовых месторождений получило распространение строи- тельство объектов основного производственного назначения в виде кус- тового их расположения.
Число скважин в кусте не должно превышать 24. Суммарный сво- бодный дебит одного куста скважин должен приниматься не выше
4000 м
3
/сут (по нефти), а газовый фактор – не более 200 м
3
/м
3
В зависимости от способа эксплуатации скважин на кусте преду- сматриваются следующие технологические сооружения:
• приустьевые площадки добывающих и нагнетательных скважин;
• замерные установки;
• технологические трубопроводы;
• блоки для подачи реагентов;
• газораспределительные блоки (гребенки);
• площадки под ремонтный агрегат;

109
• якори для крепления оттяжек ремонтного агрегата;
• фундаменты под станки-качалки;
• станции управления ЭЦН и ШГН;
• трансформаторные подстанции;
• площадки под инвентарные приемные мостки;
• емкость-сборник;
• блок закачки воды в нагнетательные скважины и блоки водорас- пределительных гребенок.
С приустьевыми сооружениями куст скважин занимает площадку
500 × 500 м.
Размещение сооружений на кусте скважин должно учитывать воз- можность применения третичных методов увеличения нефтеотдачи и перевода скважин на механизированную эксплуатацию. Трубопроводы на кусте скважин должны проектироваться в подземном варианте.
Объекты внутрипромыслового обустройства, размещенные на тер- ритории месторождения, должны обеспечивать:
• герметизированный сбор и внутрипромысловый транспорт про- дукции скважин до центрального пункта сбора (ЦПС), включая беском- прессорный транспорт нефтяного первой ступени сепарации;
• замер продукции скважин;
• сепарацию нефтяного газа от нефти;
• учет суммарной добычи продукции скважин по цехам;
• использование концевых участков нефтесборных трубопроводов при подходе их к ЦПС и сепараторам для предварительной подготовки к разделению продукции скважин;
• предварительное обезвоживание нефти, осуществляемое по ка- честву сбрасываемой воды;
• подогрев продукции скважин при невозможности ее сбора и транспорта при обычных температурах.
Для отработки нагнетательных скважин на нефть (предусмотрен- ной технологической схемой) необходимо предусматривать их подклю- чение к замерным установкам.
При проектировании трубопроводов систем сбора и транспорта продукции скважин необходимо предусматривать сокращение тепловых потерь путем оптимального заглубления трубопроводов и применения эффективных теплоизоляционных материалов при наземной и надзем- ной их прокладке. Такие трубопроводы по возможности должны проек- тироваться в одну нитку с соблюдением принципа коридорной проклад- ки с другими инженерными коммуникациями.

110
В связи с тем, что новые нефтяные и газовые месторождения, как правило, расположены в необжитых, неосвоенных районах со сложны- ми природно-климатическими условиями, одновременно со строитель- ством объектов основного производственного назначения должны быть организованы работы по строительству объектов жизнеобеспечения как для эксплуатационного персонала, так и для строителей (объекты соци- альной инфраструктуры).
Таким образом, обустройство нефтяных и газовых месторождений является многопрофильным комплексом работ по созданию основных производственных фондов, энергетического, транспортного и жилищно- гражданского обеспечения.

111 6. ОХРАНА НЕДР И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Охрана недр предусматривает осуществление комплекса мероприя- тий, направленных на предотвращение нарушений технологии разра- ботки нефтяных залежей и эксплуатации скважин, приводящих к преж- девременному обводнению или дегазации пластов, перетокам жидкости между продуктивными и соседними горизонтами, разрушению нефте- содержащих пород, обсадной колонны и цемента за ней.
Охрана окружающей среды предусматривает мероприятия, направ- ленные:
• на обеспечение безопасности населенных пунктов;
• рациональное использование земель и вод;
• предотвращение загрязнения поверхностных и подземных вод, воздушного бассейна;
• сохранение лесных массивов, заповедников, охранных зон.
6.1. Экологическая характеристика нефтегазодобывающего производства
По уровню отрицательного воздействия на окружающую природ- ную среду нефтегазодобывающее производство занимает одно из пер- вых мест среди отраслей промышленности, и это влияние обусловлено следующими особенностями [34]:
1. Повышенная опасность продукции (нефти, газа, минерализованных и термальных вод) – пожаро- и взрывоопасность, химическая опасность.
2. Способность вызывать глубокие негативные преобразования при- родных объектов земной коры на больших глубинах (до 10 000–12 000 м).
При снижении пластового давления происходит перераспределение на- грузки, снижается давление на стенки пор и, соответственно, повыша- ются напряжения в скелете породы пласта. Эти процессы достигают та- ких широких масштабов, что могут приводить к землетрясениям. Из-за ненадежного разобщения пластов за обсадной колонной могут происхо- дить перетоки флюидов из высоконапорных пластов в низконапорные.
В итоге резко ухудшается качество всей гидросферы.
3. Повышенная опасность объектов (трубопроводов с жидкостями и газами под высоким давлением, факелов, электролиний), применяе- мых материалов и химреагентов, оборудования, спецтехники.
4. Необходимость изъятия из сельскохозяйственного, лесохозяйст- венного или иного пользования соответствующих участков земли.

112
Основные виды негативного воздействия на земную поверхность, водную среду и атмосферный воздух нефтегазодобывающего комплекса на всех его производственно-технологических стадиях представлены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Производственно- технологические стадии
Природные объекты
Земная поверхность
Водная среда
Атмосферный воздух
Поиск и разведка
Нарушение и за- грязнение почвен- ного и раститель- ного покрова.
Отчуждение земли под строительство буровых установок и размещение вре- менных поселков.
Снижение биопро- дуктивности эко- систем
Загрязнение по- верхностных и подземных вод промывочной жидкостью.
Засоление по- верхностных во- доемов при раз- ливе рассолов, вскрытых поиско- выми и разведоч- ными скважинами
Аварийные выбро- сы нефти и газа в процессе бурения и освоения скважин.
Газопылевое за- грязнение при строительстве до- рог и промышлен- ных площадок
Разработка и экс- плуатация место- рождений
Изъятие земель из сельскохозяйст- венного оборота под нефтепромы- словые объекты
Нарушение изо- лированности водоносных гори- зонтов из-за перетоков
Загрязнение угле- водородами, серо- водородом, окси- дами серы и азота при эксплуатации скважин.
Выделение отрабо- танных газов транспортными средствами и дви- гателями буровых установок
Первичная переработка и транспортиров- ка
Отвод земель под складирование от- ходов.
Нарушение эколо- гической обста- новки при строи- тельстве и экс- плуатации магист- ральных нефте- проводов
Утечка нефтепро- дуктов и химиче- ских реагентов из резервуаров и до- зирующих уста- новок.
Загрязнение по- верхностных и подземных вод
ГСМ, бытовыми и техническими от- ходами
Распыление и роз- лив нефти и нефте- продуктов.
Потери при испа- рении легких фракций нефти во время хранения в резервуарах и про- изводстве сливо- наливных операций

113 6.2. Загрязнение недр и окружающей среды при строительстве скважин
Применяемая сегодня технология строительства скважин вызывает как техногенные нарушения на поверхности Земли, так и изменения фи- зико-химических условий на глубине при вскрытии пластов- коллекторов в процессе бурения.
В период проходки скважины негативное воздействие на почвен- ный слой, поверхностные и подземные воды оказывают буровые рас- творы.
В период испытания скважины преобладает углеводородное за- грязнение, а на этапе демонтажа буровой установки происходит загряз- нение территории за счет использованных технических материалов и не подлежащего восстановлению оборудования.
Природоохранные мероприятия, проводимые для предотвращения загрязнения недр и окружающей среды в период строительства сква- жин:
• рекультивация земель;
• захоронение отработанных буровых растворов с их предвари- тельной нейтрализацией;
• применение заколонных пакеров;
• замена земляных амбаров металлическими или железобетонны- ми емкостями.
6.3. Загрязнение окружающей среды при нефтегазовом строительстве
При нефтегазовом строительстве основной экологический ущерб наносится верхним приземным слоям литосферы (почвы, грунты, грун- товые воды, растительные и животные сообщества):
• уничтожение или нарушения разной степени почвенно- растительных покровов;
• возникновение пожаров;
• загрязнение и замутнение водоёмов, нарушение естественного стока, заводнение и подтопление территорий, ведущее к заболачиванию и водной эрозии;
• загрязнение почв и земель нефтепродуктами, строительными ма- териалами и отходами, бытовыми стоками и твердыми отходами.

114
Основные источники загрязнения почв в нефтегазовом строитель- стве: нефтепродукты (ГСМ); промышленные и бытовые стоки, сбрасы- ваемые на рельеф; отходы стройматериалов и твердые бытовые отходы.
Основные источники загрязнения атмосферы в строительном ком- плексе: автотранспорт; предприятия стройиндустрии; котельные на жидком, твердом и газообразном топливе.
Экологический ущерб, наносимый окружающей среде в процессе строительства, не ограничивается загрязнением воздуха, воды, почв, уничтожением флоры и фауны. В ряде случаев рост нагрузок на грунты
(статических, динамических, термодинамических) приводит к нежела- тельным явлениям – просадкам, оползням, заводнению, что угрожает устойчивости возводимого объекта и нарушает равновесие в геотехни- ческой системе.
6.4. Загрязнение недр и окружающей среды при разработке и эксплуатации месторождений
Основными методами интенсификации добычи нефти является за- воднение, обработка призабойных зон пласта, выравнивание профиля приемистости нагнетательных скважин. Использование сточных вод с целью ППД позволяет уменьшить капитальные затраты на строительст- во водозаборных сооружений, сократить расходы на бурение погло- щающих скважин, утилизировать все нефтепромысловые воды с целью охраны окружающей среды.
Основные источники, причины и виды загрязнения недр и окру- жающей среды при интенсификации добычи нефти:
• кустовые насосные станции ППД – аварии на трубопроводах, приводящие к разливу пластовой воды, ПАВ, кислот, щелочей, загряз- нению почвы и гибели растительности;
• эксплуатационные нагнетательные скважины – утечка воды че- рез обсадные колонны, вызывающая нежелательное загрязнение под- земных водоносных горизонтов.
Природоохранные мероприятия при интенсификации добычи нефти:
• герметизация промыслового оборудования;
• оборудование очистных сооружений для сточных вод;
• применение оборотного водоснабжения для повторного исполь- зования сточных вод.

115
Основные источники, причины и виды загрязнения окружающей среды при эксплуатации промысловых систем сбора и транспорта про- дукции скважин:
• устья скважин – разлив нефти, пластовых и сточных вод из-за на- рушений герметичности устьевой арматуры, а также при проведении работ по освоению скважин, капитальному и профилактическому ремонту;
• трубопроводная система сбора и транспорта добытой жидкости из пласта – неплотности в оборудовании, в промысловых нефтесборных и нагнетательных трубопроводах;
• резервуарные парки и дожимные сборные пункты – разлив до- бытой жидкости при спуске из резервуаров сточных вод, загрязненных осадками парафино-смолистых отложений, при переливах нефти через верх резервуаров;
• земляные амбары, шламонакопители – осадки с резервуаров и очистных сооружений (отложения тяжелых фракций нефти, парафино- смолистых веществ, примесей, насыщенных нефтью, нефтепродуктами и химреагентами, а также твердых минеральных примесей);
• факельные установки – продукты сгорания некондиционных га- зов, образующихся при пуске, продувке оборудования или в процессе работы, дальнейшая переработка которых экономически нецелесооб- разна или невозможна.
Природоохранные мероприятия при эксплуатации промысловых систем сбора и транспорта продукции скважин:
• использование напорной герметизированной системы сбора неф- ти и газа;
• применение однотрубного транспорта продукции нефтяных скважин, обезвоживание и обессоливание нефти;
• увеличение объемов утилизации и переработки нефтяного газа.
6.5. Охрана водной среды
По данным Госкомэкологии РФ, ежегодный сброс неочищенных сточных вод составляет почти 1/3 часть от общего сброса. На долю предприятий нефтегазового комплекса приходится приблизительно
10 % от общего сброса. Основная цель водоохранных мероприятий на предприятиях нефтегазового комплекса – минимизация вредного воз- действия на водную среду путем эффективной очистки бытовых и про- изводственных сточных вод. Водоочистные сооружения включают сбор, очистку сточных вод, контроль качества очистки и сброс очищенных вод. Циркуляция воды позволяет уменьшить количество воды, забирае-

116 мой из внешнего источника; свести к минимуму объемы сбрасываемых стоков, то есть организовать экологически более совершенную систему.
Технологии и методы очистки сточных вод:
• механические методы с использованием гравитационных (от- стаивание) и центробежных сил (разделение) для очистки сточных вод от загрязняющих веществ;
• физико-химические методы, основанные на процессах флотации и коагуляции (удаление из сточных вод загрязняющих веществ за счет при- липания частиц примесей к пузырькам воздуха и выноса вместе с ними);
• биологические методы с применением микроорганизмов- деструкторов (аэробных бактерий), способных «поедать» органические вещества, содержащиеся в сточных водах.
7.6. Охрана земельных ресурсов
На нефтяную промышленность приходится более 20 % земель, ко- торые ежегодно выводятся из сельскохозяйственного оборота. При бу- ровых работах проводится отвод земель площадью от 0,5 до 3,5 га на одну скважину в зависимости от целевого назначения, планируемой глубины проходки и типа буровой установки.
Комплекс мероприятий по защите земельных ресурсов от негатив- ного воздействия техногенных факторов и возврату их в хозяйственное использование в период технологической стадии, связанной с разведкой полезных ископаемых, включает в себя:
• регламентирование путей передвижения транспортных средств;
• внедрение новых способов перемещения буровых вышек;
• применение оборотного водоснабжения при проходке скважин;
• улучшение техники и технологии очистки сточных вод;
• складирование и захоронение отходов бурения.
В комплекс мероприятий по защите земельных ресурсов от нега- тивного воздействия техногенных факторов и возврату их в хозяйствен- ное использование при нефтегазовом строительстве и эксплуатации нефтяных месторождений входят:
• строительство объектов основного производственного назначе- ния в виде кустового их расположения;
• увеличение коэффициента застройки промысловых площадей;
• применение однотрубной системы сбора и подготовки продук- ции скважин;
• прокладка трубопроводов на опорах и насыпных основаниях; проведение рекультивационных работ.

117 7.7. Контроль за загрязнением окружающей среды в зоне деятельности нефтегазодобывающих предприятий
В зоне производственной деятельности нефтегазодобывающих предприятий, использующих при разработке и эксплуатации месторож- дений химические реагенты, достаточно широко применяются системы контроля за состоянием источников пресной воды, почвы, загрязнением воздушного бассейна.
При контроле за состоянием источников пресной воды изучению подлежат как поверхностные, так и глубинные источники. Строится карта поверхности, совмещенная с картой расположения коммуника- ций. Строится поверхностная карта водостоков, совмещенная с комму- никациями по транспорту нефти, газа, воды. Определяются контрольные пункты наблюдения. Строится карта распространения подземных вод и намечаются контрольные наблюдательные скважины. Отбор проб и их анализ на токсичность проводится по известным методикам отбора и ис- следования вод. Сопоставляя графики изменения отдельных параметров характеристики вод, определяют место, интенсивность и объемы загряз- нения, по результатам которых проводятся организационно-технические мероприятия по ликвидации утечек – источников загрязнения.
Контроль за состоянием почвы проводится как визуально (исследу- ется изменение внешних характеристик, таких как цвет, плотность, на- личие растительности), так и лабораторным методом (отбор проб поч- вы, измельчение, отмыв в пресной, отстой и химический анализ этой воды).
Загрязнение воздушного бассейна связано в основном с выделени- ем СО
2
, Н
2
S в местах подготовки нефти, сжигания газа или шлама в фа- келах. При выпадении осадков СО
2
, Н
2
S могут образовывать кислоты, которые конденсируются на поверхности. Для своевременного осуще- ствления текущих организационно-технических мероприятий по преду- преждению загрязнения воздушного бассейна, поверхности почвы и во- доемов ведутся наблюдения за изменением ветра, выпадением осадков.
Для исследования проб применяются методы хроматографического анализа и экспресс-методы, основанные на использовании индикатор- ных материалов.