Материал: Очистка сточных вод на предприятиях нефтегазового комплекса

Очистка сточных вод на предприятиях нефтегазового комплекса

Министерство образования Российской Федерации

Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Факультет химической технологии и экологии

Кафедра промышленной экологии

Курсовая работа по дисциплине

« Очистка сточных вод на предприятиях нефтегазового комплекса»

Выполнил студент

Аврора В.Б.

Руководитель

Ермолина Е.А.

Москва

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

БУРЕНИЕ НА СУШЕ

МОРСКОЕ БУРЕНИЕ

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД И ОТХОДОВ БУРЕНИЯ НА СУШЕ И НА МОРЕ

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Газовая и нефтяная отрасли занимают важное место в экономике страны, способствуя решению социальных проблем общества и развитию других отраслей. В состоянии этих отраслей ведущее место принадлежит разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений. Их промышленное освоение должно обеспечивать требуемые уровни добычи нефти и газа, возможно более полное использование недр как по месторождениям, разрабатываемым длительное время, так и по вновь вводимым.

Нефть и природный газ являются одними из основных полезных ископаемых, которые использовались человеком еще в глубокой древности. Особенно быстрыми темпами добыча нефти стала расти после того, как для ее извлечения из недр земли стали применяться буровые скважины. Обычно датой рождения в стране нефтяной и газовой промышленности считается получение фонтана нефти из скважины.

Нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность оказывает существенное воздействие на окружающую среду. Это происходит на всех этапах «большого пути» нефти - от бурения поисковых скважин в процессе разведки до выброса парниковых газов при использовании моторного топлива. Поэтому в отрасли необходимо использовать самые современные технологии, позволяющие минимизировать экологические риски.

БУРЕНИЕ НА СУШЕ

Бурение (drilling) - процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники - бурового оборудования.

Бурение скважин - это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр «D» которой ничтожно мал по сравнению с её длиной по стволу «H» [1].

Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно - забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

Бурение нефтяных скважин - это процесс, в ходе которого разрушаются горные породы, и раздробленные частицы выносятся на поверхность. Оно может быть ударным или вращательным. При ударном бурении породу крошат тяжелыми ударами бурового инструмента, и раздробленные частицы выносятся из скважины водным раствором. При вращательном бурении срезанные обломки породы поднимаются на поверхность с помощью рабочей жидкости, циркулирующей в скважине. Тяжелая буровая колонна, вращаясь, давит на долото, которое и разрушает породу. Скорость проходки при этом зависит и от характера породы, и от качества оборудования, и от мастерства бурильщика.

Бурение ударное - процесс разработки скважины путем разрушения горной породы ударами бурового инструмента, лезвия которого, как правило, имеют клинообразную форму. Различают ударно-канатное, ударно поворотное, ударно-вращательное и вращательно-ударное бурение. Ударно-канатное бурение вертикальных (взрывных, разведочных, гидрогеологических и вентиляционных) скважин производится буровыми станками при помощи падающего на забой инструмента массой 0,5-3,0 тонн. При ударно-поворотном бурении вращение бура работает с частотой ударов 1800-2000 в минуту. Быстрее всего работает бур во время вращательно-ударного бурения - 1500-4000 ударов в минуту.

Бурение вращательное - процесс разработки скважины, при котором горная порода разрушается в результате прижатого к забою вращающегося породоразрушающего инструмента (бурового долота) Раздробленные частицы породы выносятся на поверхность непрерывно циркулирующей струей глинистого раствора. Вращательное бурение бывает роторным, турбинным, электрическим и комбинированным. Последний способ используется для бурения в очень крепких породах [1].

Различают два вида бурения:

Вертикальное бурение (Рис.2.1)

Наклонно-направленное бурение (Рис.2.2)

Рис. 2.1. Вертикальное бурение

Рис.2.2. Наклонно-направленное бурение

Общая схема буровой установки[2]

Рис. 2.3.Общая схема буровой установки

- буровое долото;

- УБТ; утяжелённые бурильные трубы

- бурильные трубы;

- кондуктор; одна из разновидностей станочных приспособлений, применяемая при обработке отверстий на сверлильном станке

- устьевая шахта;

- противовыбросовое устройства;

- пол буровой установки;

- буровой ротор; механизм, являющийся многофункциональным оборудованием буровой установки, который предназначен для вращения бурильных труб и поддержания колонны бурильных или обсадных труб при свинчивании и развинчивании в процессе спуско-подъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод - цепной или карданный.

- ведущая бурильная труба;

- буровой стояк;

- вертлюг; важный элемент буровой установки, который обеспечивает возможность свободного вращения долота с одновременным подводом промывочной жидкости в буровую колонну. Вертлюг устанавливается между талевой системой и буровым инструментом, предотвращая скручивание каната.

- крюк;

- талевый блок; алевая (полиспастовая) система или оснастка буровых установок предназначена для преобразования вращательного движения барабана лебёдки в поступательное (вертикальное) перемещение крюка, к которому крепится бурильная колонна, и уменьшения нагрузки на ветви каната

- балкон верхового рабочего;

- кронблок;

- талевый канат;

- шланг ведущей бурильной трубы;

- индикатор нагрузки на долото;

- буровая лебёдка;

- буровой насос;

- вибрационное сито для бурового раствора;

- выкидная линия бурового раствора.

Буровая установка для разведки и разработки месторождений нефти и газа в общем виде включает:

Буровые сооружения (буровая вышка, основание вышки, мостки, стеллажи).

Спуско-подъёмное оборудование (лебёдка, кронблок, крюкоблок).

Силовое оборудование для привода лебёдки, ротора и буровых насосов (двигатели электрические или дизельные), оборудование для вращения бурильной колонны (ротор, СВП).

Оборудование циркуляционной системы (ёмкости, буровые насосы, манифольд, вертлюг).

Оборудование для очистки бурового раствора от выбуренной породы (вибросита, пескоотделители, илоотделители, центрифуги).

Оборудование для приготовления бурового раствора (гидроворонки, гидромешалки, шламовые насосы).

Противовыбросовое оборудование (превенторы), привышечные сооружения (котельная, склад ГСМ).

строительство наземных сооружений;

углубление ствола скважины, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видах работ - собственно углубления и промывки скважины;

разобщение пластов, состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединёнными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;

освоение скважин. Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока(оттока) флюида) называют заканчиванием скважин.

. Подготовительные работы к строительству. Получают документы на отвод лесного участка для вырубки леса, согласовываются с лесхозом; отбивка участка по координатам на месте; вырубка леса; планировка площадки; строительство жилого посёлка; подготовка основания для буровой; подготовка и планировка площадки; строительство фундаментов под ёмкости на складе ГСМ; устройства обволовки склада ГСМ; завоз оборудования и перевозка.

. Вышкомонтажные работы. Монтаж оборудования; монтаж линий; монтаж подвышечных оснований, оснований и блоков; монтаж и подъём вышки; пусконаладочные работы.

. Подготовительные работы к бурению. По окончанию монтажа буровой установки и строительства привышечных сооружений, буровая принимается спецкомиссией. Буровой мастер вместе с комиссией проверяет качество работ, опробует оборудование; проверяется состояние охраны труда. Электрическое освещение должно быть во взрывобезопасных светильниках; по буровой должно быть аварийное освещение 12 v; все недостатки и замечания комиссии должны быть устранены до забуривания. До начала работ буровая установка укомплектовывается буровым инструментом, долотами (рис.2.4), обсадными трубами под кондуктор и буровыми трубами, приспособлениями малой механизации, контрольно-измерительными приборами, шурфом под квадрат, запасом воды, химических реагентов и т. д. На буровой должны быть: жилые домики, культурная будка, столовая, баня-сушилка, помещение для анализов растворов, противопожарный инвентарь на своих местах, набор ручного и вспомогательного инструмента, набор плакатов по технике безопасности, аптечки, запас ГСМ в емкостях с чёткой надписью типа топлива, склад для бурильного инструмента, склад для химических реагентов, амбар для сбора отработанных жидкостей, источник воды. После принятия установки от монтажников делается переоснастка талевой системы, монтаж оборудования и опробирование объектов малой механизации (УМК, противозатаскиватель и т. д.). Забуривание производится с установки мачтового направления, установленного строго по центру с осью вышки. Вышка центрируется, затем бурят под направление - опускают трубу и цементируют, верх направления соединяя с жёлобом. После направления ещё раз проверяется центрация вышки и ротора. Центр скважины бурят под шурф для квадрата и обсаживают трубой. Бурение шурфа производится турбобуром, придерживая его от реактивного вращения пеньковым канатом в три-четыре обвивки. Один конец привязывается к ноге вышки, второй держится в руках через блочок или ногу вышки. По окончанию подготовительных работ не позднее за 2 дня до пуска буровой, проводится пусковая конференция с участием администрации экспедиции (главного инженера, главного технолога, председателя профкома, главного геолога и начальника ПТО), где подробно знакомятся с конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями, режимом бурения. Рассматривается нормативная карта, обсуждаются мероприятия по безаварийной и скоростной проводке. Бурение может быть начато при наличии следующих документов: геолого-технического наряда (ГТН), акта о вводе в эксплуатацию буровой установки, нормативной картой, должны быть вахтовый журнал, журнал по буровым растворам, журнал по охране труда, журнал учёта работы дизелей. На буровой должны быть: цементировочное оборудование, коротажное оборудование, плакаты по охране труда и противопожарной безопасности, вертолётная площадка, питьевая и техническая вода, химические реагенты и материалы для буровых и цементных растворов, аварийный инструмент, бурильные и обсадные трубы.

Рис. 2.4. Шарошечное буровое долото

. Бурение скважины (проходка и крепление). В процессе бурения скважины выбуривается порода, в результате чего образуется ствол скважины, который необходимо крепить при помощи обсадных труб и цементажа.

. Испытание скважин на приток нефти и газа. Производится перфорация стенок колонны для доступа к продуктивному горизонту с целью получения притока нефти и газа.

. Демонтаж бурового оборудования и привышечных сооружений.

. Рекультивация отведённой площади. Производится на скважине установка пломбы с табличкой о сроках бурения скважины и название предприятия, производящего работу. Зарываются все амбары, сжигается мусор, собирается металлолом для утилизации. Буровая площадка приводится в соответствие с нормами экологических служб.

МОРСКОЕ БУРЕНИЕ

Морское бурение (off-shoredrilling) - разновидность буровых работ, выполняемых на акваториях Мирового океана и внутренних морей с целью поиска, разведки и разработки нефти, газа и других полезных ископаемых, а также инженерно-геологических изысканий и научных исследований [1].

Чем глубже воды, тем более сложные технологии применяются. На глубинах до 40 метров сооружаются стационарные платформы, если же глубина достигает 80 метров, используют плавучие буровые установки, оснащенные опорами. До 150-200 метров работают полупогружные платформы, которые удерживаются на месте при помощи якорей или сложной системы динамической стабилизации.

Основные виды буровых платформ представлены на рис. 3.1 и 3.2.

Рис. 3.1.Основные виды буровых платформ.

Рис. 3.2.Основные виды буровых платформ.

Платформа буровая стационарная - сложный инженерный комплекс, прикрепленный к морскому дну сваями, и предназначенный для бурения скважин и добычи нефти и газа, залегающих под дном моря, океана либо иного водного пространства.

Плавучая (самоподъемная) буровая установка - плавучий понтон, над которым расположена буровая вышка. На нем размещается буровое и вспомогательное оборудование, многоэтажная рубка с каютами для экипажа и рабочих, электростанция и склады. По углам платформы установлены многометровые колонны-опоры. После буксировки на точку бурения колонны выдвигаются и, достигнув дна, поднимают платформу над уровнем моря. Высота подъема корпуса выбирается с учетом вероятных высот волн и приливов.

Платформа полупогружная - плавучая буровая платформа, поддерживаемая подводными понтонами. От перемещений такие платформы удерживаются якорями массой 15 т и более. Стальные канаты связывают их с автоматическими лебедками, ограничивающими горизонтальные смещения относительно точки бурения.

Стабилизация динамическая - автоматизированный комплекс, включающий в себя энергетическую установку, двигатели, подруливающие устройства и компьютеризированную систему управления. Система управления обрабатывает информацию о ветре, течении и волнении поверхности моря и дает команду двигателям и подруливающим устройствам, которые возвращают плавучую платформу в заданную позицию.

А буровым судам подвластно бурение и на гораздо больших морских глубинах. Большинство «скважин-рекордсменов» было проведено в Мексиканском заливе - более 15 скважин пробурены на глубине, превышающей полтора километра. Абсолютный рекорд глубоководного бурения был установлен в 2004 году, когда буровое судно DiscovererDeelSeas компаний Transocean и ChevronTexaco начало бурение скважины в Мексиканском заливе (AlaminosCanyonBlock 951) при глубине моря 3053 метра.

По глубине скважин морское бурение подразделяют на морское неглубокое бурение (до 500 м ниже уровня дна моря) для поиска твёрдых полезных ископаемых, инженерно-геологических и структурно-картировочных изысканий, научных исследований и т.д. и морское глубоководное бурение преимущественно для поиска и освоения нефтегазовых ресурсов Мирового океана. Морское бурение, выполняемое с целью изучения строения земной коры, может относиться к обоим видам.

Морское бурение осуществляется со стационарных гидротехнических сооружений и плавучих буровых установок. К стационарным гидротехническим сооружениям относятся эстакадные площадки, дамбы, искусственные грунтовые острова, сооружаемые на мелководье (глубина воды до 30 м), и стационарные платформы, устанавливаемые на больших глубинах. Самая глубоководная стационарная платформа сооружена в 1980 на месторождении Коньяк в Мексиканском заливе (глубина воды 312 м). Разработаны проекты глубоководных стационарных платформ для глубин воды 450-600 м.

На шельфах арктических морей (например, море Бофорта) для бурения поисково-разведочных скважин сооружают также искусственные ледовые острова двух типов: плавучие и опирающиеся на дно. Ледовые острова строят путём налива или набрызгивания морской воды на естественный лёд.

По технологии закачивания скважин различают морское бурение с надводным или подводным расположением устья скважины. Бурение с надводным расположением устья ведут со стационарных гидротехнических сооружений и с самоподъёмных буровых установок. Технология бурения, закачивания и испытания морских скважин с надводным расположением устья аналогична подобным работам на суше.

Бурение морских скважин с подводным расположением устья производится с буровых судов, полупогружных и самоподъёмных буровых установок, а также с плавучих искусственных ледовых островов. Самоподъёмные платформы с консольным расположением вышечного блока могут бурить скважины как с подводным, так и с надводным расположением устья, причём в последнем варианте устье располагается на отдельной стационарной платформе.

Техника и технология бурения скважин с подводным расположением устья имеют ряд отличий от техники и технологии бурения на суше. После забивки в морское дно направления, играющего роль сваи, на нём устанавливают донную плиту, на которой с помощью водолазов или направляющих канатов монтируют подводный устьевой буровой комплекс массой 90-175 т и высотой до 12 м. Комплекс соединён с плавучей буровой платформой водоотделяющей колонной, на которой снаружи закреплены линии манифольда и выкида. Для натяжения водоизолирующей колонны применяют специальные системы натяжения, а в случае длинных колонн для уменьшения веса к ним крепят специальные поплавки. Подводный устьевой комплекс включает: блок дивертора и переходный блок с системами управления; блок превенторов (превенторы с трубными, глухими и срезающими плашками, а также универсальные превенторы); аварийную акустическую систему управления противовыбросовым оборудованием и др. Над верхним универсальным превентором может располагаться узел шарнирного соединения, допускающий изгиб водоотделяющей колонны в пределах до 10° в любом направлении.