Природоохранные технологии и основные требования к ним

Буровые работы, проведенные без учета возможных негативных последствий, в настоящее время очень сильно влияют на загрязнение окружающей среды производственно-технологическими отходами бурения. Сброс таких отходов предопределяется несовершенством как основных технологий ведения буровых работ, так и отсутствием специальных технико-технологических решений по их обезвреживанию и утилизации. Размещение же в объектах природной среды отходов бурения, превышающих пороговую ассимилирующую способность этой среды, и интенсивная эксплуатация при этом возобновляемых природных ресурсов, превышающих продуктивность циклов их самовозобновления, являются основными причинами прогрессирующего ухудшения качества окружающей среды в районах ведения буровых работ.

В настоящее время обеспечение нормативного качества природной среды при строительстве скважин возможно принципиально двумя путями — совершенствованием основных технологических процессов в направлении резкого повышения уровня их экологичности и созданием специальных технологий утилизации отходов бурения и нейтрализации их вредного воздействия при сбросе в объекты окружающей среды с оптимальным рассеиванием остаточного загрязнения в лито- и гидросфере.

Наибольшую опасность для окружающей среды представляют жидкие отходы бурения (главным образом, БСВ), так как они являются самым подвижным и легко аккумулирующимся загрязнителем отходом. Вместе с тем как сырье для регенерации из них активных компонентов буровые сточные воды являются "тощими" и представляют собой разбавленный раствор вредного вещества с концентрацией, как правило, до 0,1—1% и, за редким исключением, до 2,5%. Требуемая глубина извлечения из БСВ загрязнителей составляет 0,01—0,03% от определяемого нормативами экологически безопасного уровня как для сброса, так и для утилизации в технологическом цикле буровой. Как видно, система обезвреживания БСВ относится к технологии, более сложной, трудоемкой, энергоемкой и дорогостоящей, чем обычная технология. Полная утилизация более концентрированных суспензий (ОБР) или шламовых масс путем регенерации и извлечения из них ценных компонентов (утяжелителя, глинопорошка, отдельных химреагентов и т.д.) в промысловых условиях в настоящее время также экономически невыгодна из-за сложности и громоздкости технологических процессов. Буровые же установки на сегодняшний день специальной техникой для решения указанных задач не оснащены. Поэтому требуется пересмотреть не только сложившееся положение с переработкой и обезвреживанием отходов, но и всю концепцию буровых работ с позиций экологии.

В связи с этим на повестку дня поставлен вопрос разработки экологически безопасной малоотходной ресурсо-сберегающей и природовосстанавливающей технологии бурения скважин, предусмотрев очистку, обезвреживание и максимально возможную утилизацию отходов бурения.

Решение этого вопроса невозможно в первую очередь без перехода на замкнутый цикл водообеспечения буровой. Как известно, процесс бурения — водопотребный технологический цикл. Поэтому одним из основных требований к технологии бурения должно стать требование обязательного введения оборотного водоснабжения буровой.

Водопотребление — это расход воды по целевому назначению для различных технологических нужд процесса бурения. Соответственно основным функциям воды в технологическом процессе бурения формируются и требования к ее качеству. Такие требования в настоящее время окончательно еще не разработаны, хотя в специальной литературе нередко приводятся разнообразные нормативы, не имеющие в большинстве случаев убедительного теоретического обоснования и представляющие большей частью формальный перенос на другие объекты показателей из смежных областей науки и техники. Следует отметить, что при разработке соответствующих показателей качества БСВ в первую очередь следует исходить из накладываемых экологических ограничений.

Вследствие многообразия природно-климатических условий и особенностей технологии проводки скважин единых и универсальных правил разработки замкнутых и бессточных систем водообеспечения буровой не имеется. Можно лишь сформулировать наиболее общие правила, являющиеся характерными для бурения.

Проектирование системы оборотного водоснабжения буровой начинается с оставлением схемы водопотребления и водоотведения с указанием качественной и количественной характеристик воды в каждой технологической операции и научно обоснованных требований к качеству используемой воды. Проектирование системы оборотного водоснабжения должно проходить в увязке с основной технологией. Для этого следует разработать:

рациональную научно обоснованную схему использования технической воды в водопотребных точках буровой с учетом требований к качеству воды во всех технологических операциях и многократного повторно-последовательного ее применения;

рациональную систему канализации БСВ; локально замкнутую систему технического водоснабжения буровой;

рациональную технологию очистки и доочистки буровых сточных вод с учетом возможности безопасного сброса в объекты природной среды, откачки в нефтепромысловый коллектор для использования в системе поддержания пластового давления или закачки в поглощающие горизонты на захоронение.

Образующиеся при очистке БСВ осадки следует максимально утилизировать или обезвреживать.

После разработки схемы водопотребления и водоотведения должна производиться оценка качества БСВ как по концентрационному признаку, так и характеру загрязнения, что является основой выбора необходимого метода и технологии очистки и доочистки сточных вод с учетом утилизации и сброса очищенных сточных вод. Причем очистке и утилизации должен подвергаться такой объем стоков, чтобы остаточная загрязняющая нагрузка, отводимая с очищенными сточными водами, не превышала пороговой ассимилирующей способности объектов природной среды в районе ведения буровых работ.

Современный уровень развития науки и техники позволяет в принципе создать бессточные замкнутые системы оборотного водоснабжения буровой, однако для этого требуются значительные капитальные вложения, соизмеримые со стоимостью основного процесса бурения. В этом случае экономико-технологическая целесообразность диктует необходимость ограничения степени замкнутости системы оборотного водоснабжения и перехода на частично замкнутый процесс водоснабжения буровой с периодической дозированной подпиткой его природной технической водой.

Следует отметить, что при проектировании системы оборотного водоснабжения буровой необходимо в обязательном порядке учитывать возможные негативные последствия перехода на замкнутый цикл, такие как ухудшение качества технологических операций, усиление коррозии оборудования, биообрастание и т.д. Поэтому возникает необходимость предусматривать соответствующие мероприятия по предотвращению этих последствий, так как их недоучет может снизить эффект от внедрения замкнутой технологии водообеспечения буровой.

Принципиальная схема водообеспечения буровой, обеспечивающая решение природоохранных задач, должна в общем случае предусматривать следующие блоки:

инженерную систему канализации стоков и их отвод в места организованного сбора; блок очистки БСВ; блок накопления очищенных стоков;

водораспределительную емкость для направления технической воды на точки водоиспользования с целью вовлечения ее в водооборот.

В настоящее время на практике в технологических схемах водообеспечения буровой реализуются лишь три из перечисленных выше блоков - первый, третий и четвертый. Основой рационального водоиспользования является глубокая очистка, которая, как правило, технологическими схемами не предусматривается из-за отсутствия научно обоснованных технико-технологических решений по ее осуществлению. Как видно, без этого основного закона достичь резкого повышения экологичности технологического процесса бурения не представляется возможным. Поэтому необходимо принятие мер многопланового характера по разработке и внедрению в промысловую практику эффективной техники и технологии водоочистки.

Одной из актуальных проблем природоохранных технологий в бурении является максимальная утилизация образующихся отработанных буровых растворов и шлама. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что утилизация и переработка отходов, эффективное использование вторичных ресурсов - это не только радикальные средства предотвращения загрязнения окружающей среды, но и одновременно решение проблемы рационального природопользования.

Основополагающими принципами концепции малоотходной технологии строительства скважин применительно к полужидким и твердым отходам бурения, т.е. ОБР и шламу, являются:

создание и внедрение технологических процессов комплексной переработки отходов с получением товарной продукции с соответствующими потребительскими свойствами;

создание и внедрение принципиально новых технологических процессов с образованием минимально возможных объемов отходов бурения.

При этом остающиеся после утилизации отходов бурения остатки должны быть обезврежены и безвредно захоронены Кроме того, при утилизации отходов следует стремиться к максимально возможной полноте их использования в принятых областях утилизации.

Одним из показателей эффективности утилизации отходов бурения следует принять по аналогии с другими отраслями народного хозяйства показатель-коэффициент утилизации (КУ), представляющий собой отношение объемов утилизации отходов к общему объему образующихся отходов. Как показывают расчеты, при общем объеме ежегодно образующихся только в Западной Сибири 6,2 млн.т отходов в виде ОБР и бурового шлама утилизируется немногим более 4,6 тыс.т указанных отходов, т.е. коэффициент, утилизации составляет немногим более 0,0007. Причем основным направлением утилизации является повторное использование буровых растворов для проводки новых скважин. Другие направления утилизации еще широкого распространения не получили из-за отсутствия как научных разработок, так и готовых инженерных решений. Вместе с тем в ряде отраслей горной промышленности коэффициент утилизации достигает значения 0,22—0,27. Как видно, весьма заметно отставание нефтяной и газовой промышленности от других горнодобывающих отраслей народного хозяйства в области рационального природопользования и ресурсосбережения. В то же время состав указанных отходов бурения, представленный в основном высокодисперсным глинистым минералом, открывает широкие возможности их использования в различных областях.

Расчеты свидетельствуют, что повышение КУ до 0,2—0,25 позволит снизить расходы буровых предприятий на ликвидацию шламовых амбаров, не говоря уже о существенном повышении уровня экологичности буровых работ.

Расширение возможностей использования отходов бурения в качестве вторичного сырья на смежных производствах либо исходных материалов в основном цикле строительства скваждн требует разработки специальной системы их сбора и технологических процессов утилизации. Причем наиболее рациональным представляется максимальное приближение таких технологий к технологическому процессу бурения — они должны являться продолжением основного процесса строительства скважин.

С проблемой утилизации ОБР и шлама теснейшим образом переплетается и проблема обезвреживания указанных отходов бурения. При этом технология обезвреживания отходов должна решать вопросы максимально возможного снижения уровня техногенного воздействия их на объекты природной среды, а места сброса таких масс не должны являться источником вторичного загрязнения окружающей среды и органически вписываться в естественную ландшафтную структуру мест сброса или ведения буровых работ.

Таким образом, основными требованиями к природоохранным технологиям являются: соблюдение в полной мере экологических нормативов ведения буровых работ и максимальная утилизация производственно-технологических отходов бурения.

Дата добавления: 2015-10-28