Введение к работе
Актуальность темы. Развитие газовой отрасли на современном этапе в основном определяется эффективностью освоения месторождений севера Тюменской области. Специфические природно-климатические условия региона (обводненность территории, отсутствие карьерного фунта в необходимом количестве и требуемого качества, наличие многолетнемерзлых пород, сложные геологические условия) выдвигают ряд задач, связанных с разработкой и реализацией ресурсосберегающих и прнродощадящих технологий при производстве подготовительных работ к бурению и в процессе строительства скважин.
Известны эффективные решения многих задач по охране природной среды при строительстве скважин, но ряд специфических задач, в связи с лег-коранимостыо и трудновосстанавливаемостью природной среды Крайнего Севера и большим объемом буровых работ в регионе, требуют дополнительного изучения и совершенствования технологий, в том числе с учетом повышенных требований существующих законодательных актов и нормативных документов.
Исходя из этого, приоритетным является выявление технологических циклов, наносящих наибольший ущерб природной среде, и разработка и реализация эффективных природощадящих и ресурсосберегающих технологий строительства скважин, совместимых с требованиями экологической безопасности. При этом технологии и технические решения должны обеспечивать комплексную безопасность буровых работ (техническую, горную, противо-фонтанную, пожарную, экологическую) и технико-экономические показатели строительства скважин, позволяющие компенсировать материальные и ресурсные затраты, направленные на безопасность работ.
Цель работы. Разработка и реализация комплекса ресурсосберегающих и природощадящих технологий строительства скважин на газоконденсат-ных месторождениях Крайнего Севера с целью снижения техногенного воздействия на природную среду.
Основные задачи исследований
-
Анализ техногенных воздействий и выявление доминирующих нагрузок на природную среду при производстве подготовительных работ к бурению и в процессе строительства скважин.
-
Разработка нормативной документации по рациональному и безопасному размещению устьев высокодебитных скважин на кустах газоконденсат-ных месторождений, имеющих в разрезе многолетнемерзлые грунты.
-
Разработка ресурсосберегающих и природощадящих технологий при производстве подготовительных работ к бурению.
-
Разработка технико-технологических решений по минимизации отходов бурения, по снижению их токсичности (класса опасности) и безопасному размещению в накопителях.
-
Экспериментальные исследования и выбор эффективного изоляционного материала для накопителей отходов бурения.
-
Разработка технологий проводки и заканчивания скважин, повышающих эффективность и безопасность их строительства и охрану недр.
Научная новизна
-
Научно обоснованы нормы, регламентирующие размещение высокодебитных скважин и допустимые расстояния между устьями в кустах скважин на месторождениях, имеющих в разрезе многолетнемерзлые породы.
-
Обоснованы требования к конструкциям сборно-разборных покрытий площадок бурения на мерзлых фунтах (пат. № 2096581 РФ, пат. № 2128765 РФ).
-
Обоснованы и оптимизированы составы полимерглинистых растворов и технология их применения в сложнопостроенных литологических разрезах, обеспечивающие снижение объемов и токсичности (до IV класса опасности) отходов бурения и сохранение коллекторских свойств продуктивных горизонтов (пат. № 2123511 РФ).
-
Научно обоснована возможность применения геотекстильных материалов в качестве изоляционных покрытий накопителей отходов бурения (заявка № 99115583, приоритет от 04.08.99).
-
Обоснована конструкция фильтровых колонн с использованием полых заглушек, обеспечивающая повышение надежности заканчивания скважин
5 с большими зенитными углами (пат. № 2129201 РФ).
Практическая ценность и реализация результатов работы
Внедрение на газоконденсатных месторождениях севера Тюменской области прогрессивных норм по увеличению числа скважин в кусте с уменьшенными расстояниями между устьями и схем рационального размещения бурового и промыслового оборудования и сооружений на кустах скважин обеспечило (за три учтенных года) экономический эффект 31,1 млн. руб. (в расценках и ценах 1991 г.).
-
Разработаны техническое предложение и исходные требования, реализованные ООО "Уралмашзавод" при постановке па производство буровых установок БУ-3200/200 ЭУК-2МЯ, отличающихся от базовой (БУ-3200/200 ЭУК-2М) развернутым вдоль оси скважин куста мостом с установкой его па колесные тележки и направляющие в единый эшелон. Применение новых буровых установок в 1998 — 1999 гг. на шести кустах скважин обеспечило экономический эффект 15,47 млн. руб. за счет снижения площади и объема отсылки кустовых оснований.
-
Внедрение на газоконденсатных месторождениях комплекса технико-гехнологических решений по снижению объемов образования и класса опасности отходов бурения и их ликвидации в накопителях регламентированной конструкции обеспечило в 1995 — 1996 гг. экономический эффект 6,9 млн. деноминированных рублей путем уменьшения платы за размещение отходов бурения.
-
Разработаны и внедрены комбинированные забойные двигатели, зключая отклопители, с улучшенными энергетическими параметрами (пат. РФ № 2112855, пат. РФ № 2132444 ), обеспечивающие сокращение времени буре-яия скважины и времени техногенного воздействия на недра. Экономический эффект при строительстве 12 глубоких скважин составил 1,854 млн. руб.
-
За счет внедрения фильтровых колонн снижена вероятность аварий три их спуске в горизонтальную скважину. Экономический эффект за 1997 — 1999 гг. составил 3,495 млн. руб.
Результаты работы реализованы в проектах на строительство скважин и в руководящих документах:
- РД 015900-125-89. Временная инструкция по размещению устьев
скважин в кустах на месторождениях с наличием в разрезе многолетнемерзлых пород;
РД 00158758-161-94. Технические условия и требования на проектирование и производство подготовительных и строительных работ при разбури-вании газоконденсатних месторождений Западной Сибири;
РД 00158758-173-95. Регламент на систему сбора, нейтрализацию и ликвидацию отходов бурения при строительстве скважин на газоконденсатних месторождениях Тюменской области;
РД 00158758-202-95. Альбом типовых схем размещения комплекса бурового и промыслового оборудования и сооружений для кустов нефтяных, газовых и газоконденсатних скважин;
РД 00158758-203-96. Альбом типовых конструкций кустовых оснований;
РД 00158758-185-97. Макет рабочего проекта на строительство скважин на газоконденсатних месторождениях Западной Сибири;
РД 00158758-200-98. Руководство по сборке и эксплуатации модернизированных низкооборотных забойных двигателей с унифицированной приставкой ТН-195М, ТН-240М, ТО-240М.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на всесоюзной научно-технической конференции "Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки" (Тюмень, 1985 г.), на международном семинаре "Проблемы очистки, нейтрализации и захоронения отходов бурения в полярных и приполярных зонах Западной Сибири" (Надым, 1994 г.), на Первом Международном Конгрессе "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего" (Тюмень,
1996 г.), на Втором Международном Конгрессе "Высокие технологии,
Москва - 850" (Москва, 1997 г.), на Тюменской областной научно-технической
конференции "Проводка нефтегазовых скважин в условиях АВПД" (Тюмень,
1997 г.), на совещании буровых мастеров предприятий ОАО "Газпром" "Со
временный уровень техники и технологии строительства скважин" (Н-
Уренгой, 1996 г.), на совещании главных инженеров и главных геологов фи
лиалов ДООО "Бургаз" (Н-Уренгой, 1999 г.), на международной научно-
технической конференции "Ресурсосбережение в топливно-энергетическом
комплексе России" (Тюмень, 1999 г.), на заседаниях секции "Техника и технология бурения скважин" НТС ОАО "Газпром" (Москва, 1983 г.; 1988 г.; 1993 г.; Ухта, 1992 г.; 1994 г.; Ставрополь, 1996 г.; 1997 г.; 1998 г.; Тюмень, 1999 г.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 25 опубликованных работах (в том числе в 17 статьях, 8 авторских свидетельствах и патентах) и, кроме того, в девяти руководящих документах и инструкциях.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, основных выводов и рекомендаций: изложена на 137 страницах машинописного текста и содержит 25 рисунков, 39 таблиц, список литературы из 107 наименований и 2 приложения.