Совершенствование процессов строительства скважин с целью предупреждения загрязнения и рационального использования земельных ресурсов Безродный, Юрий Георгиевич

Введение к работе

Актуальность темы: В настоящее время в практике строительства скважин основное внимание все еще сконцентрировано на повышении качества и технико-экономических показателей проводки скважин. Хотя по своей природе строительство скважин всегда будет оказывать отрицательное влияние на окружающую среду (ОПС), вопрос заключается в том, как оптимально совместить бурение с экологическими требованиями.

Перспективным направлением решения проблемы окружающей среды при строительстве скважин на суше являются предупреждение загрязнения, обоснованное и рациональное использование земельных ресурсов; минимизация объемов отходов строительства скважин; совершенствование инженерных систем сбора, хранения, утилизации отходов бурения, методов обезвреживания содержимого шламовых амбаров с последующей экологически безопасной их ликвидацией и рекультивацией нарушенных земель. Однако многие из этих проблем еще не нашли своего окончательного решения. В связи с этим совершенствование процессов строительства скважин для повышения экологической безопасности представляется весьма актуальным.

Цель работы- совершенствование процессов строительства скважин в направлении предупреждения загрязнения и рационального использования земельных ресурсов, создания и внедрения эффективных методов снижения объемов отходов строительства скважин, их утилизации для перевода отходов из категории загрязнителей природной среды в материалы для ее защиты.

Основные задачи исследования:

установить причины и источники загрязнения ОПС при строительстве скважин и выявить доминирующие из них;

проанализировать обоснованность и рациональность использования земель, отводимых для строительства скважин, выявить резервы и определить направления сокращения размеров земельных отводов за счет совершенствования процессов бурения;

разработать принципы и алгоритм построения схем расположения комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений,

систематизировать нормативные ограничения на их размещение в пределах земельного отвода в зависимости от технологии строительства скважин;

проанализировать генезис, состав и свойства отходов строительства скважин, определить направления их нейтрализации и утилизации;

разоаботать методику расчета объемов земляных амбаров-накопителей отходов бурения;

на основе районирования территории ведения буровых работ по условиям естественной защищенности грунтовых вод разработать типовые конструкции земляных амбаров-накопителей и оптимизировать методы складирования отходов бурения в разлі ных гидрогеологических условиях;

разработать технико-технологические решения минимизации объемов отходов строительства скважин, нейтрализации и экологически безопасного захоронения отходов бурения, ликвидации земляных амбаров-накопителей, рекультивации нарушенных земель;

оценить воздействие утилизируемых отходов бурения на почвы, рост и развитие сельскохозяйственных культур, а также результаты токсиколого-гигиенических исследований нейтрализованных отходов бурения для совершенствования рекультивации земель.

Методика исследований. Для решения поставленных задач выполнен комплекс исследований, включающий обработку и анализ проектных, промысловых и геоэкологических материалов, теоретические и экспериментальные исследования с привлечением математической статистики, лабораторные химико- аналитические и хроматографические исследования с использованием стандартных методик на современных отечественных приборах, экспериментальные работы в стендовых и промысловых условиях на нестандартном,- штатном буровом и цементировочном оборудовании.

Научнаяновизна

1. Выявлены резервы и установлены основные направления сокращения размеров и рационального использования земельных отводов, используемых для строительства скважин. Впервые разработаны принципы и алгоритм построения схем расположения комплекса бурового оборудования при строительстве скважин на суше. Систематизированы нормативные

ограничения на размещение объектов и сооружений буровых установок в зависимости от технологии бурения скважин.

1. Разработана отраслевая концепция обращения с отходами строительства скважин, предусматривающая изменение технологии строительства скважин в направлении минимизации объемов образующихся отходов, утилизации отходов с целью их перевода из категории загрязнителей окружающей природной среды в инструмент для ее защиты (пат. 2039157; пат. 2039073; пат. 2040633).

2. Разработан расчетный метод определения объемов земляных амбаров-накопителей отходов бурения.

3. На основании экспериментальных исследований предложены направления и методы нейтрализации отходов бурения промышленными отходами других отраслей (а.с. 1616943; а.с. 1691385; а.с. 1575975).

4. Разработаны способы и устройства возведения противофильтрационных экранов и завес типа "стена в грунте" земляных шламовых амбаров (а.с. 1548322; а.с. 1723856; а.с. 17424СЗ; лат. 2040633).

5. Разработаны методы локализации, сбора и удаления плавающей нефти с водных поверхностей (а.с. 1730877; а.с. 1752027; пат. 1768035), очистки воды (а.с. 1626488), а также устройство для перемешивания сточных вод (пат. 2048178).

6. Разработаны способы рекультивации земель после окончания строительства скважин (пат. 1794286; пат. 1813278).

Практическая ценность работы

1. Реализация мероприятий по совершенствованию процессов строительства скважин позволяет сократить площадь земельных отводов и размер платежей за их аренду на 25-30 % и предотвратить необоснованное изъятие их из' сельскохозяйственного пользования и загрязнение земельных ресурсов.

2. Разработанная отраслевая концепция обращения с отходами строительства скважин предусматривает минимизацию объемов отходов, их экологически безопасное азмещение, устройство и эксплуатацию земляных шламовых амбаров, утилизацию отходов бурения с использованием отходов других отраслей промышленности, позволяет сократить расходы на земляные работы по сооружению амбаров и их гидроизоляцию, сни ни і размеры платежей за размещение отходов.

3. Реализация технологии нейтрализации отходов бурения с использованием многотоннажных промышленных отходов местного производства обеспечивает сокращение на 5-7 месяцев сроков ликвидации земляных амбаров и, соответственно, возврата рекультивированных земель землепользователям.

4. Использование разработанных типовых конструкций земляных шламовых амбаров на основе районирования территории ведения буровых работ по условиям защищенности грунтовых вод с учетом технологии проводки скважин обеспечивает на этапе выбора площадки для строительства скважин возможность обоснования конструкции амбара без провединия инженерно-геологических изысканий, упрощение и ускорение процесса проектирования.

5. Научно-технические решения по совершенствованию процессов строительства скважин, разработанные на их основе инструкции, стандарты и руководящие документы, согласованные с контролирующими ведомствами, оптимизируют составление рабочих проектов на строительство скважин, обеспечивают повышение экологической безопасности реализации проектных решений.

Реализация работы в промышленности.

Внедрение научно-технических и инженерных разработок
осуществлялось посредством методических и руководящих' документов,
созданных при непосредственном участии автора, путем включения их .в
раздел 3 "Охрана окружающей природной среды" рабочих проектов на
строительство скважин в ПО "Грознефть", управлении

"СевКавбургеотермия", ОАО "ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть", АО

"Юганскнефтегаз", ПБР "Астраханьбургаз", Астраханском УБР, СП "Волгодеминойл", АО "Прикаспийбурнефть", в том числе:

принципы экологически безопасного ведения буровых работ, включающие оценку воздействия на окружающую среду, технико-технологические и организационные решения по предотвращению загрязнения компонентов ОПС отражены в "Технологическом регламенте на составление раздела "Охрана окружающей природной среды" рабочего проекта на строительство скважин на нефть и газ на территории Волгоградской области" (РД 39Р-0136201-1-Э6), "Положении об

экологической экспертизе рабочих проектов на строительство скважин на нефть и газ в Волгоградской области" (РД 39Р-0136201-2-96);

методические основы предупреждения загрязнения и рационального использования земельных ресурсов на стадии проектирования строительства скважин отражены в рациональных схемах расположения парка буровых установок ПО "Грознефть" для строительства глубоких и сверхглубоких скважин в сложных горно-геологических условиях;

концепция обращения с отходами бурения реализована в расширеннии направлений утилизации отходов строительства скважин; методических рекомендациях "Оценка естественной защищенности подземных вод с целью определения условий складирования и захоронения отходов бурения"; "Технологических мероприятиях по сооружению и эксплуатации систем сбора и хранения отходов бурения" (СТО 09-0147428-037-89); инструкции "Временные технологические мероприятия по обработке отходов бурения с целью их утилизации и обезвреживания, ликвидации земляных амбаров-накопителей"; руководящих документах: "Временные методические указания по расчету объемов шламовых амбаров, сооружаемых при строительстве нефтяных и газовых скважин в ПО "Грознефть" (РД 39-0147009-725-88Р); "Комплексная технология нейтрализации и утилизации отходов бурения, ликвидации земляных амбаров-накопителей" (РД 39Р-0135983-007-92); "Технология нейтрализации отходов бурения методом отверждения с использованием цементной пыли" (РД 39Р-0136201-07-94); "Методика отбора и подготовки проб отходов бурения для определения комплекса гоказагелей загрязняющей способности в исходном и обезвреженном состоянии": РД 39Р-0135983-006-91.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на конференции Чечено-Ингушского областного правления НТО НГП им. акад, И.М.Губкина "Охрана окружающей среды в нефтедобывающей промышленности" (Грозный, 1988 г.), научно-технической конференции "Проблемы обустройства месторождений с аномальными нефтями в районах распространения многолетнемерзлых пород" (Ухта, 1988), координационном совещании НПО "Бурение" в области охраны окружающей среды при бурении скважин (Краснодар, 1989 г.), ярмарке научно-технических идей и

разработок в области охраны окружающей среды, рационального использования природных и материально-технических ресурсов газовой промышленности (Ташкент, 1989 г.), Всесоюзном совещании "Проблемы охраны окружающей среды в нефтяной промышленности" (Уфа, 1990 г.), региональном совещании УрО АН СССР "Проблемы техногенного изменения геологической среды и охраны недр в горнодобывающих регионах" (Пермь, 1991 г.), Северо-Кавказской региональной научно-практической конференции "Экологические проблемы Чечено-Ингушетии и сопредельных территорий" (Грозный, 1991 г.), 1-й Международной конференции "Экологические проблемы горных территорий" (Владикавказ, 1992 г.), 2-й Международной научно-практической конференции РАО "Газпром" "Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых месторождений России" (Астрахань, 1993 г.), семинаре ГПО "Нижневолжскнефть" "Оценка воздействия на окружающую среду. Отходы производства и их утилизация" (Волгоград, 1994 г.), конференции Правления НТО НГ им. акад. И.М.Губкина "Экологические проблемы на нефтегазовых объектах суши и континентального шельфа" (пос. Кабардинка, 1995 г.), научно-практической конференции Ассоциации ЦНТС НК "ЛУКойл", "Современные . методы очистки территорий от нефтяных загрязнений. Утилизация отходов.¹' (Москва, 1995 г.), международном симпозиуме "Экология и безопасность жизнедеятельности, научно-прикладные аспекты, инженерные решения" в рамках международного конгресса "Экология, жизнь, здоровье" (Волгоград, 1996 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 39 опубликованных работах (в том числе, в 23 статьях, 16 авторских свидетельствах и патентах на изобретения), кроме того, в 8 руководящих документах, стандартах и инструкциях.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, кроме- этого содержит 22 таблицы, 36 рисун'ков, список литературы из 250 наименований, 10 приложений на 114 страницах. Общий объем работы составляет 254 страницы.