Чем вредны буровые сточные воды
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Буровая сточные воды
Буровые сточные воды представляют собой устойчивые многокомпонентные суспензии, содержащие минеральные и органические примеси, нефть и нефтепродукты. [17]
Буровые сточные воды образуются при бурении скважин в результате частичного сброса отработанного бурового раствора, при охлаждении штоков насосов, обмывке резьбовых соединений бурильных труб, очистке сеток вибросит, а также при мойке оборудования и производственных площадок. Физико-химический состав буровых сточных вод изменяется в широких пределах как на разных буровых установках, так и в процессе бурения одной и той же скважины. Непостоянство состава стоков буровых связано с условиями их образования и создает значительные трудности их очистки. [18]
Буровые сточные воды ( БСВ), образующиеся в процессе бурения скважин, должны обезвреживаться до санитарных норм и только после этого сбрасываться в водоемы или в специально отведенные места на поверхности. [19]
По степени загрязненности буровые сточные воды разделяют на загрязненные и условно чистые. Загрязненные сточные воды образуются в процессах, непосредственно связанных с бурением и освоением скважин ( обмыв производственных площадей и бурового оборудования, охлаждение штоков буровых насосов), а также при утечках технической воды на узлах приготовления буровых растворов и химических реагентов, при освоении скважин, ликвидации осложнений и др. Условно чистые воды образуются в системах энергетического привода бурового оборудования и при работе гидромониторного тормоза лебедки. [22]
Очищенные таким методом буровые сточные воды по коррозионной активности соответствуют чистым водам, в большинстве прозрачны. Их можно повторно использовать в техно-шх процессах бурения скважин. [24]
Очищенные таким образом буровые сточные воды по коррозионной активности соответствуют чистым водам, в большинстве случаев прозрачны, их можно повторно использовать в технологических процессах бурения скважин. [26]
Учитывая, что буровые сточные воды большинства месторождений нефти и газа являются сильнозагрязненными и для их очистки требуется применение коагулянта и флокулянта, целесообразно рассмотреть особенности обработки стоков коагулирующими и флокулирующими агентами. [27]
Учитывая, что буровые сточные воды большинства месторождений нефти и газа являются силыюзагрязненными и для их очистки требуется применение коагулянта и флокулянта, целесообразно рассмотреть особенности обработки стоков коагулирующими и флокулирующими агентами. [28]
Экология природных ресурсов
Для бурения скважин применяются растворы на водной и углеводородной основах. Подавляющее большинство (более 95%) используемых при бурении растворов составляют растворы на водной основе, химически обработанные, с добавками нефти (нефтеэмульсионные).
В связи с тем, что нефть является устойчивым загрязнителем окружающей среды, ее применение как основного компонента бурового раствора в последнее время ограничено.
Все химические добавки подразделяется на два класса:
Буровые растворы, насыщенные химическими реагентами, являются для окружающей среды загрязняющими или токсичными продуктами длительного действия.
Для большинства веществ, входящих в состав буровых растворов, необходимая кратность разбавления свежей водой достигает 2000. Попадание их в водоемы, грунтовые воды даже в небольших количествах представляет серьезную экологическую опасность.
Значительный ущерб буровыми растворами водным объектам наносится и при бурении, и при ремонтных работах на скважинах. Засыпка земляных амбаров с раствором и шламом после окончания бурения скважин не оправдана как природоохранное мероприятие в связи с тиксотропностью буровых растворов. Земляные амбары после их засыпки в течение нескольких лет не затвердевают, и этот участок земли длительно время является источником загрязнения почвы и водных ресурсов.
Особенно опасно загрязнение водоемов и подрусловых вод в районах Крайнего Севера, где микробиологическая деятельность подавляется действием низких температур. Эти районы наиболее подвержены нарушению естественной экологической обстановки в связи с торможением процессов окисления и испарения, замедлением восстановления природной среды.
Влияние производственных процессов геологоразведочных работ на малые водотоки наблюдается в зоне от 5 до 10 км.
Буровые сточные воды представляют собой устойчивые многокомпонентные суспензии, содержащие минеральные и органические примеси, нефть и нефтепродукты.
Физико-химический состав буровых сточных вод изменяется в широких пределах (табл. 6.3).
Физико-химический состав буровых сточных вод
Буровые сточные воды сильно загрязнены диспергированной глиной, нефтью, смазочными маслами, поверхностно-активными веществами, выбуренной породой, солями и т.д. Непостоянство состава стоков создает трудности при их очистке.
До последнего времени, кроме отстоя в амбарах, буровые сточные воды не подвергались никакой очистке. Большое количество сточных вод, содержащих токсичные реагенты, выбуренную породу, масла, нефть и т.д. фильтруется вблизи буровых в подземные воды через зону аэрации. На буровые сточные воды приходится наибольший объем отходов бурения.
В ходе бурения на территории буровых (особенно при кустовом бурении) в земляных амбарах скапливается значительное количество буровых сточных вод (до нескольких тыс. м 3 ), при этом в сточных водах амбаров установлено высокое содержание нефтепродуктов (80 мг/л).
Часто из-за плохого обвалования не обеспечивается должная герметичность котлованов-отстойников, в результате чего неочищенный раствор попадает на территорию кустовых площадок, в овраги и поверхностные водоемы. В паводковый период уровень в котловане повышается, и в результате переполнения и отсутствия прочной обваловки загрязненная нефтесодержащая сточная вода растекается по территории и по уклону местности попадает в водоемы.
Наиболее высокое загрязнение водных объектов происходит при бурении разведочных скважин. Если при бурении эксплуатационных, поглощающих и других скважин имеется возможность использования металлических емкостей, имеющихся нефте- и водоводов, то при разведочном бурении для утилизации сточных вод (содержащих нефтепродукты, ПАВ и буровой шлам) приходится пользоваться неэкранированными земляными амбарами и котлованами. Присутствие химреагентов в утилизируемой сточной воде еще более увеличивает опасность загрязнения поверхностных водоемов и подземных вод.
На многих территориях европейского Севера, где проводилось поисково-разведочное бурение, брошенные буровые амбары напоминают о проводимых работах. Котлованы являются вторичными источниками загрязнения. Загрязняющие вещества в виде природных углеводородов, добавок к буровому раствору, химреагентов оседают и скапливаются на дне и стенках амбаров и затем путем инфильтрации и перетока через промоины обваловки попадают в подземные и поверхностные воды.
Уважаемые студенты!
Специалисты нашего сайта готовы оказать помощь в учёбе по разным предметам:
✔ Решение задач
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах
Оценка воздействия бурового шлама на окружающую природную среду
Дата публикации: 02.09.2013 2013-09-02
Статья просмотрена: 5172 раза
Библиографическое описание:
Пичугин, Е. А. Оценка воздействия бурового шлама на окружающую природную среду / Е. А. Пичугин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2013. — № 9 (56). — С. 122-123. — URL: https://moluch.ru/archive/56/7564/ (дата обращения: 07.12.2021).
При бурении нефтяных скважин в окружающую среду поступает большое количество загрязняющих веществ различной степени токсичности, которые оказывают значительный вред всем компонентам окружающей среды.
Источники загрязнения при бурении скважин условно можно разделить на постоянные и временные (рис. 1) [1].
Рис. 1. Систематизация источников загрязнения при бурении скважин
Как показано на рис. 1, источники поступления загрязняющих веществ от объектов нефтедобычи в окружающую среду достаточно разнообразны.
Постоянными источниками загрязнения атмосферы, почвы, подземных и поверхностных вод являются шламовые амбары, которые представляют собой природоохранные сооружения, предназначенные для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов бурения нефтяных скважин [2].
При строительстве амбаров вырубаются деревья, кустарники, уничтожается надпочвенный покров, происходит отчуждение земель. Шламовые амбары с токсичным буровым шламом выводят из оборота значительные площади земель.
Общие объемы отходов зависят от применяемой технологии бурения, глубины и продолжительности строительства скважины, систем водоснабжения и водоотведения, природно-климатических факторов и т. д. [3].
Буровые отходы представлены следующими основными разновидностями: выбуренные породы (ВБ), отработанные буровые растворы (ОБР), буровые сточные воды (БСВ) и их отстой, буровой шлам (БШ) и др. [3].
Рассмотрим подробнее воздействие бурового шлама на окружающую природную среду.
Так как в составе бурового шлама присутствует порода (60–80 %), органическое вещество (8–10 %), водорастворимые соли (6 %), нефть, разнообразные реагенты и т. п. [4], то основное воздействие на окружающую среду будет заключаться в загрязнении объектов природной среды химическими реагентами, минеральными солями и нефтепродуктами.
Воздействие бурового шлама на атмосферу происходит путем испарения легких фракций нефтепродуктов с поверхности шламового амбара, а также при таянии снега на загрязненной шламом территории.
Воздействие бурового шлама на подземные и поверхностные воды обусловлено, в основном, ненормативным обустройством шламового амбара (нарушение либо отсутствие гидроизоляции амбара, отсутствие обваловок, водоотводных канав и т. п.), а также при контакте бурового шлама, расположенного на территории буровой вне шламового амбара, с атмосферными осадками, подтоплении территории буровой в период интенсивного снеготаяния.
При нарушении гидроизоляции шламового амбара снижается продуктивность почвенного покрова, происходит загрязнение подземных водоносных горизонтов и, как следствие, загрязнение подземных и поверхностных вод.
В результате атмосферных осадков и снеготаяния происходит переход растворимых солей из бурового шлама в водные растворы с миграцией этих веществ в водоносные горизонты.
В результате загрязнения подземных и поверхностных вод нефтепродуктами происходит угнетение и подавление нормальной органической жизни, изменение состава биоценозов, заморы рыбы и гибель нерестилищ [4].
Воздействие бурового шлама на почву, растительный и животный мир в основном сводится к загрязнению нефтепродуктами. При загрязнении почв нефтепродуктами происходит нарушение воздушного режима и водных свойств почв. В результате воздействия на почвенный покров нефтепродуктов отмечается изменение населяющих почву живых микроорганизмов: снижается численность целлюлозоразлагакщих микроорганизмов и бактерий, усваивающих соединения азота. Происходит угнетение окислительно-восстановительных ферментативных процессов, что в конечном счете снижает биологическую активность и плодородие почв. Буровые шламы в большинстве случаев имеют щелочную реакцию, что способствует образованию легкорастворимых гуматов, которые вымываются из поверхностного слоя почв, снижая общее содержание гумуса [5].
Растительность на участках загрязнения буровыми шламами погибает полностью. При толщине слоя шлама 5–10 см вред, причиняемый лесу, сопоставим с нефтяным загрязнением сильной степени [6].
Таким образом, размещение бурового шлама в шламовом амбаре или на территории буровой может наносить значительный ущерб окружающей среде, в связи с чем утилизация его с получением экологически безопасного для окружающей среды материала представляется важной задачей.
1. Булатов А. И., Макаренко П. П., Шеметов В. Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. — М.: Недра, 1997. — 483 с.: ил.
2. Шламовый амбар (шламохранилище) [Электронный ресурс] URL: http://www.geoplenka.ru/articles/oil-industry/shlamohranilischa/ (дата обращения: 14.05.2013).
3. Косаревич И. В., Шеметов В. Ю., Гончаренко А. П. Экология бурения / Под ред. Рябченко В. И.. — Мн.: Наука и техника, 1994. — 119 с.
4. Тетельмин В. В., Язев В. А. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. — Долгопрудный. Издательский дом «Интелект», 2009. — 352 с.: ил.
5. Бурение нефтяных и газовых скважин [Электронный ресурс] URL: http://lib.znate.ru/docs/index-5975.html (дата обращения: 14.05.2013).
6. Захаров А. И., Гаркунов Г. А., Чижов Б. Е. Виды и масштабы воздействия нефтедобывающей промышленности на лесной фонд Ханты-Мансийского автономного округа // Леса и лесное хозяйство Западной Сибири. — 1998. № 6. — С. 149–160.
7. Временная методика определения предотвращенного ущерба (утв. Госкомэкологией РФ 09.03.1999) [Электронный ресурс]: Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».
Глава 3. Нефтедобывающая промышленность
Л.И. Бондалетова
Промышленная экология
Учебное пособие / Том. политехн. ун-т. — Томск, 2002. — 168 с.
Глава 3. Нефтедобывающая промышленность
3.5. Сточные воды при бурении, добыче, транспорте и хранении нефти и газа
Нефтегазодобывающие производства потребляют большое количество воды в технологических и во вспомогательных процессах.
Для поддержания пластового давления в пласт закачивается более 1 млрд м 3 воды, в том числе 700-750 млн м 3 пресной. С помощью заводнения сегодня добывается более 86 % всей нефти. При этом около 700 млн т пластовых вод откачивается из коллекторов вместе с нефтью. Сброс в водоем единицы объема такой воды делает 40-60 объемов чистой воды непригодными для употребления. Обычно при площадном заводнении требуется 10-15 м 3 воды на 1 т добытой нефти (иногда 25-30 м 3 ). При законтурном и внутриконтурном заводнении расход воды значительно меньше и составляет в среднем от 1,5 до 2 м 3 на 1 т нефти. Пресные воды открытых водоемов предпочтительны для заводнения нефтяных пластов как легкодоступные и не требующие сложной специальной подготовки до закачки их в нефтяные залежи.
Огромные объемы сточных вод с высокими концентрациями токсичных веществ способны нанести непоправимый ущерб поверхностным и подземным водам, другим объектам окружающей среды. Повышенная опасность их обусловлена такими загрязняющими веществами, как нефть и нефтепродукты, химические реагенты, кислоты, щелочи, поверхностно-активные вещества, а также твердые минеральные частицы.
При этом опасное загрязнение природных вод возможно как при сбросе в них неочищенных вод, так и при разливе, смыве собственно токсичных веществ в водоемы, грунтовые и подземные воды. Такие случаи довольно часто возникают в процессе бурения и крепления нефтяных и газовых скважин, при перетоках нефти или пластовых минерализованных вод из нижележащих горизонтов в вышележащие и наоборот.
Наибольшую опасность представляют, безусловно, аварийные выбросы и открытое фонтанирование нефти, газа и минерализованных пластовых вод, а также нарушения герметичности систем сбора и транспорта нефти на суше и особенно на море. В результате таких аварий в моря, реки, озера, могут попадать буровой раствор, выбуренная измельченная порода, нефть, горюче-смазочные материалы, химические реагенты, ПАВ, утяжелители, сточные воды, буровой шлам и др.
Источники загрязнения вод весьма разнообразны. Еще большее разнообразие характерно для состава и свойств загрязняющих веществ. Поэтому источники загрязнения водоемов рассмотрим в связи с основными технологическими процессами.
Бурение скважин сопровождается дисперсионным разрушением горных пород, образованием бурового шлама, удалением его промывочной жидкостью.
При бурении нефтяных и газовых скважин потребляется значительное количество природной воды, в результате чего образуются загрязненные стоки в виде буровых сточных вод. При бурении кроме буровых сточных вод образуются: отработанные буровые растворы и буровой шлам. Отработанный буровой раствор подлежит утилизации или захоронению.
Буровой шлам ‑ смесь выбуренной породы и бурового раствора, удаляемая из циркуляционной системы буровой различными очистными устройствами. Буровой шлам наряду с выбуренной породой и нефтью включает все химические реагенты, применяемые для приготовления буровых растворов. Образцы шлама, как показал анализ, содержат 0,8-7,5 % нефти, до 15 % органических соединений (нефтепродукты, химические реагенты) и до 37 % утяжелителя. Выброс его в окружающую среду без специальных мер по обезвреживанию недопустим.
Буровые сточные воды вследствие их высокой подвижности и аккумулирующей способности к загрязняющим веществам являются самым опасным отходом при бурении, способным загрязнить обширные зоны гидро-
и литосферы.
По составу буровые сточные воды в большинстве случаев представляют собой многокомпонентные системы. Загрязняющие свойства буровых сточных вод зависят от химических реагентов, применяемых для приготовления и обработки буровых растворов, и состава разбуриваемых пород.
По степени загрязненности буровые сточные воды разделяют на загрязненные и условно чистые. Загрязненные сточные воды образуются в процессах, непосредственно связанных с бурением и освоением скважин (обмыв производственных площадей и бурового оборудования, охлаждение штоков буровых насосов), а также при утечках технической воды на узлах приготовления буровых растворов, при освоении скважин, ликвидации осложнений и др. Условно чистые воды образуются в системах энергетического привода бурового оборудования. Эти воды содержат незначительное количество нефтепродуктов, смазок и взвешенных веществ. Как правило, их используют в оборотном водоснабжении для эксплуатационных нужд перечисленных агрегатов.
Источники загрязнения при бурении можно условно разделить на постоянные и временные.
К постоянным источникам относятся шламовые амбары, из которых происходят фильтрация и утечка жидких отходов. Шламовые амбары для сбора отходов бурения сооружают с расчетным объемом отходов 500 — 800 м 3 на одну скважину. Совместное хранение всех отходов бурения не позволяет их утилизировать, а из-за несовершенства конструкций амбаров и специфических почвенно-ландшафтных условий не обеспечивается надежная защита окружающей среды. Амбары часто сооружают в заозерных и заболоченных участках, в поймах рек. В период дождей, таяния снегов и паводков происходят прорывы стенок амбара, и отходы растекаются по буровой площадке. Отсутствие гидроизоляционных покрытий приводит к загрязнению почв, грунтовых, поверхностных и подземных вод из-за больших объемов и подвижности буровых сточных вод. На буровых не принимают действенных мер по своевременной ликвидации шламовых амбаров и последующей рекультивации площадок.
Для временных источников характерны труднопредсказуемость, неравномерность, непостоянство состава загрязнения.
Большое значение для предотвращения загрязнения пресноводных горизонтов имеют правильный выбор конструкции скважины и качество цементирования колонн. Конструкция скважины должна изолировать все пресноводные горизонты от продуктивных нефтяных (газовых) залежей. К временным источникам загрязнения относятся:
— негерметичность заколонного пространства скважин из-за некачественного его цементирования или по другим причинам, приводящая к межпластовым перетокам и загрязнению водоносных горизонтов;
— поглощение бурового раствора в процессе промывки скважин и фильтрация его водной фазы в проницаемые отложения;
— попадание жидких отходов бурения в водоносные горизонты и др.
Загрязняющее воздействие веществ в различных средах обычно оценивают по ПДК. Однако для значительного числа химических реагентов пока не установлены ПДК. Это не позволяет оценить их загрязняющее влияние на окружающую среду. Кроме того, отдельные химические реагенты, на которые утверждены ПДК, в процессе бурения претерпевают физико-химические изменения (термическая, окислительная, механическая деструкция и т.п.). В сочетании друг с другом химические реагенты могут проявлять эффект синергизма или антагонизма, т. е. усиливать или ослаблять токсическое воздействие на окружающую среду.
В настоящее время нет методик определения содержания в сточных водах каждого химического реагента в отдельности. Поэтому их содержание характеризуют такими интегральными показателями, как химическое потребление кислорода (ХПК) и биологическое потребление кислорода (БПК).
Химические реагенты, применяемые для обработки буровых растворов, в зависимости от степени загрязнения ими сточных вод условно разделяют на три основные группы:
1) очень жесткие (окисляемость 250 мг О2/л и более) ‑ фенолы;
2) жесткие (100-250 мг О2/л) ‑ высшие жирные кислоты, сульфатспиртовая барда, полиакрилонитрил гидролизованный;
3) мягкие (до 100 мг О2/л) ‑ крахмал, КМЦ.
Для снижения загрязнения окружающей среды отходами бурения, содержащими химические реагенты, проводятся следующие мероприятия:
— разработка безвредных рецептур буровых растворов, включающих активно биодеградируемые, нетоксичные или слаботоксичные химические реагенты;
— снижение объемов наработки буровых растворов, связанное, прежде всего, с совершенствованием их рецептур;
— разработка методик оценки загрязняющих свойств отходов бурения (ПДК);
— создание условий хранения отходов в амбарах, исключающих возможность попадания загрязняющих веществ в гидро- и литосферу даже в экстремальных условиях (для предотвращения фильтрации сточных вод амбары экранизируются полимерными материалами ‑ поливинилхлоридом, синтетической резиной);
— утилизация отработанных буровых растворов путем многократного их использования;
— совершенствование системы сбора и хранения отходов бурения ‑ разработка системы, обеспечивающей полный и раздельный сбор всех видов отходов, их переработку для экологически безвредного захоронения на буровой или на специальных местах захоронения, а также для утилизации;
— закачка отходов бурения в поглощающие горизонты;
— своевременная ликвидация амбаров и рекультивация земель на территории буровой;
— разработка эффективных методов утилизации и обезвреживания отходов бурения, в частности физико-химических методов очистки буровых сточных вод и других отходов бурения.
Опасность загрязнения природных вод характерна также для процессов добычи нефти и газа. Основными объектами нефтепромыслов, на которых формируются сточные воды, являются установки комплексной подготовки нефти (УКПН), реализующие процессы обессоливания, деэмульсации, стабилизации и обезвоживания нефти, а также промысловые нефтерезервуарные парки. На нефтебазах, магистральных перекачивающих станциях и других предприятиях транспорта нефти и нефтепродуктов в составе сточных вод в промышленную канализацию сбрасывается значительное количество нефти и нефтепродуктов (до 400-1500 мг/л) и механических примесей (100-600 мг/л). Основная часть загрязняющих веществ поступает в водоемы, на территорию производственных объектов из основных узлов промыслового оборудования.
Сточные воды на нефтепромыслах, нефтебазах, перекачивающих насосных и компрессорных станциях и наливных пунктах подразделяются на пластовые, подтоварные, промывочные воды резервуаров, атмосферные, производственные сточные, балластные и промывочные воды нефтеналивных судов, хозяйственно-фекальные стоки и осадки, образующиеся в резервуарах и очистных сооружениях.
В состав пластовых входят воды, добываемые совместно с нефтью, отделяемые от нее на центральных пунктах сбора и подготовки нефти. В общем объеме сточных вод пластовые воды составляют 82-84 %. По мере увеличения срока эксплуатации нефтяного месторождения объем пластовых вод непрерывно растет. В составе сточных вод пластовые воды наиболее минерализованы. При все большей закачке пресных вод в нефтяные пласты минерализация пластовых вод снижается. Помимо минеральных солей пластовые воды содержат нефть, песок, глинистые частицы.
Подтоварные воды ‑ стоки, образующиеся при обводнении нефтепродуктов и нефти за счет влаги, поступающей в резервуар из воздуха через дыхательный клапан. Эти стоки сбрасываются при дренаже резервуаров.
При зачистке и промывке резервуаров образуются промывочные воды.
В период дождей и таяния снега атмосферные воды скапливаются в пределах обвалованной территории в резервуарных парках, на сливо-наливных эстакадах.
Производственные сточные воды поступают от насосных станций, лабораторий, котельных, гаражей, разливочных камер, технологических площадок, в виде утечек из технологического оборудования.
Балластные и промывочные воды нефтеналивных судов ‑ это воды, образующиеся при заполнении танков после слива нефтепродуктов и при промывке танков наливных баржей и танкеров.
В результате отложения тяжелых фракций нефти, смол и всевозможных примесей, насыщенных нефтью и нефтепродуктами, а также твердых минеральных примесей в резервуарных и очистных сооружениях образуются осадки; в период зачистки они разбавляются водой и сбрасываются в шламонакопители или на специальные площадки, где их периодически сжигают.
Загрязненные воды, образующиеся при промывке резервуаров, танков после этилированного бензина, в санпропускниках с прачечными для стирки и обезвреживания спецодежды, а также ливневые стоки резервуарных парков, где хранится этилированный бензин, называют спецстоками.
По минерализации сточные воды можно разделить на солоноватые с плотным остатком от 1 до 6 г/л, соленые ‑ от 6 до 150 г/л и рассольные ‑ от 150 до 250 г/л, по солевому составу ‑ на жесткие (хлоркальциевые) и щелочные (гидрокарбонатно-натриевые). Минерализация щелочной сточной воды меньше, чем жесткой.
На предприятиях газовой промышленности наибольшую опасность представляют сильно загрязненные стоки сероочистки и осушки газа, содержащие в относительно больших концентрациях амины, гликоли, сероводород и другие ядовитые вещества.