Материал: Проблемы очистки сточных вод и новые решения бурения на суше и на море

Проблемы очистки сточных вод и новые решения бурения на суше и на море

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Российский государственный университет нефти и газа

ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

Курсовая работа

Проблемы очистки сточных вод и новые решения бурения на суше и на море

Выполнила:

Аврора В.Б.

Москва

Содержание

Введение

.        Литературный обзор

.1      Бурение на суше и море

.2      Водопользование при бурении. Оборотное водоснабжение

.3      Буровые сточные воды

.4      Методы очистки буровых сточных вод

.        Расчётная часть

Заключение

Список литературы

Введение

При нынешних темпах развития производственных сил и освоения углеводородных ресурсов вопросы охраны окружающей среды приобретают особую остроту и социальную значимость. Отличительная особенность воздействия процессов бурения - высокая интенсивность и кратковременность формирования значительных техногенных нагрузок на объекты гидро-, лито- и биосферы, которые нередко превышают пороговые нагрузки и тем самым приводят к негативным последствиям. Причём такой характер техногенного воздействия создаёт реальную угрозу экологического стресса в районах массового бурения.

Увеличение объёмов бурения и переработки также требует увеличения водоснабжения, а значит и водоочистки. Данная работа посвящена проблеме эффективной очистке буровых сточных вод.

Цель работы: проанализировать проблемы бурения, негативное влияние буровых сточных вод на окружающую среду, технологии очистки.

1. Литературный обзор

1.1    Бурение на суше и море

Бурение скважин - сложный технологический процесс строительства ствола буровых скважин, состоящий из следующих основных операций:

.        углубление скважин посредством разрушения горных пород буровым инструментом;

.        удаление выбуренной породы из скважины;

.        крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами;

.        проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов;

.        спуск на проектную глубину и цементирование последней (эксплуатационной) колонны.

При бурении порода разрушается буровыми долотами, а забой скважин обычно очищается от выбуренной породы потоками непрерывно циркулирующей промывочной жидкости (бурового раствора), реже производится продувка забоя газообразным рабочим агентом.

Скважины углубляют, разрушая забой по всей площади (без отбора керна) или периферийной части (с отбором керна). В последнем случае в центре скважины остается колонка породы (керн), которую периодически поднимают на поверхность для изучения пройденного разреза пород.

Цели и назначение буровых скважин различные. Эксплуатационные скважины закладывают на полностью разведанном и подготовленном к разработке месторождении. В категорию эксплуатационных входят не только скважины, с помощью которых добывают нефть и газ (добывающие скважины), но и скважины, позволяющие организовать эффективную разработку месторождения (оценочные, нагнетательные, наблюдательные скважины). [1]

Рис. 1.1.Общая схема буровой установки

- буровое долото; 2 - УБТ; утяжелённые бурильные трубы; 3 - бурильные трубы; 4 - кондуктор; одна из разновидностей станочных приспособлений, применяемая при обработке отверстий на сверлильном станке; 5 - устьевая шахта; 6 - противовыбросовое устройства; 7 - пол буровой установки; 8 - 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 спускоподъемных операций, при поисковом бурении и капитальном ремонте скважин. Привод - цепной или карданный. 9 - ведущая бурильная труба; 10 - буровой стояк; 11 - 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. 12 - крюк; 13 - 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; 14 - балкон верхового рабочего; 15 - кронблок; 16 - талевый канат; 17 - шланг ведущей бурильной трубы; 18 - индикатор нагрузки на долото; 19 - буровая лебёдка;20 - буровой насос; 21 - вибрационное сито для бурового раствора; 22 - выкидная линия бурового раствора.[2]

бурение очистка сточный вода

Геологи исследуют как сушу, так и акватории морей и океанов. Если месторождение находят близко к берегу - в прибрежной зоне, то с суши в сторону моря строят наклонные разведочные скважины. Месторождения, которые находятся дальше от берега, относятся уже к зоне шельфа. Для таких месторождений используют плавучие платформы и буровые установки, а если глубина небольшая - просто высокие сваи, с которых ведется бурение.[3]

Бурение скважин на море труднее и дороже, чем на суше. Обусловлено это наличием над придонным устьем скважины водного пространства, необходимостью применять специальные морские основания для размещения на них бурового оборудования и выполнения с них комплекса работ, связанных с проводкой скважины, сложными гидрологическими и метеорологическими условиями работы на акваториях (ветры и волнения, приливы, отливы и течения, туманы, морось, снег и горизонтальная видимость, ледовый режим, температура воздуха и воды) и т.д.

Ветры, волнения и течения водного пространства, находящегося над придонным устьем скважины, вызывают качку плавучей буровой установки, перемещение оборудования и инструментов по ее палубе, дрейф и снос установки в направлении ветра или течения. Качка оказывает неблагоприятное физиологическое воздействие на людей, работающих на буровой установке. Волнение моря вредно и при бурении со стационарных (неподвижных) установок, так как волны, обрушивающиеся на основание буровой, могут повредить его или полностью разрушить.

Рыхлые породы морского дна обычно сильно обводнены. При бурении в таких породах для обеспечения сохранности керна и устойчивости стенок скважин приходится использовать специальные технические средства и осуществлять технологические мероприятия, требующие дополнительных материальных затрат и удовлетворяющие жестким требованиям охраны окружающей среды от загрязнения.

Специфические гидрологические и метеорологические условия моря, ограничивают возможности и снижают эффективность применения способов, технических средств и технологий бурения, используемых на суше. Поэтому проблема повышения эффективности бурения скважин на море до сих пор является одной из самых важных в процессе вовлечения в производство минеральных ресурсов подводных месторождений.

Для бурения и последующей эксплуатации таких скважин экономически оправданным является создание дорогостоящих массивных стационарных, полустационарных и погружных конструкций оснований, которые позволяют размещать на них традиционную буровую технику и использовать хорошо отработанные на суше технологии бурения, добычи, сбора и подготовки нефти и газа к транспортированию.

Бурение разведочных скважин на море требует принципиально новых конструкций бурового оборудования и технологий, которые гарантировали бы проходку скважин с соблюдением требований безопасности, экологичности и обеспечивали бы высокое качество работ при наименьших затратах. Для создания таких технологий и техники необходимо обобщить и оценить имеющийся опыт применения современных технических средств и технологий бурения на море, научно обосновать рациональные пути их дальнейшего развития.[1]

Бурение морских разведочных скважин на незамерзающем шельфе проводится почти исключительно с буровых установок погружного, полупогружного, самоподъёмного типов и буровых судов. Бурение эксплуатационных скважин ведётся со стационарных буровых платформ одним или двумя буровыми станками. Куст морских скважин на стационарной платформе может содержать от 12 до 96 скважин. Наметилась тенденция к росту числа эксплуатационных скважин с подводным закачиванием устья, бурение которых ведётся с самоподъёмных или полупогружных платформ.[4]

Рис. 1.2. Буровая платформа[15]

. Трубопровод (экспорт);2. Бетонная подложка; 3. Окаймляющая свая; 4. Сваи; 5. Анод; 6. Проводники; 7. Экспортный элемент; 8. Опорная стойка каркаса

Рис. 1.3. Буровая платформа.[15]

. Бампер платформы; 10. Место пришвартовки лодок; 11. Ограждения для свай; 12. Центр устройства управления двигателем и здание контроля за распределительным устройством; 13. Аварийно-спасательная капсула; 14. Место проживание рабочих; 15. Посадочная площадка для вертолетов; 16. Оптовые хранилища; 17. Насос бурового раствора; 18. Кран; 19. Факел; 20. Газовый компрессор

Рис. 1.4. Производственная палуба.[15]

21. Насос для нагнетания воды в пласт; 22. Генератор; 23. Деаэратор; 24. Утилизатор отходящего тепла; 25. Брандмауэр; 26. Хранилище дизельного топлива; 27. Устья скважин; 28. Блок дозирования химических реагентов; 29. Производственный коллектор; 30. Производственный сепаратор; 31. Нагреватель сырой нефти; 32. Измерительный и чистящий сепаратор; 33. компрессор газа

Рис. 1.5.Палуба переработки.[15]

34. Пригодное для питья хранилище воды; 35. Главный генератор; 36. Водный насос; 37. Фильтр грубой очистки; 38. Охлаждающая вода; 39. Воздушный компрессор; 40. Насосы морской воды; 41. Газовый лифт и форсунка для впрыска воды; 42. Насос «противопожарной воды»; 43. Холодильник сырой нефти; 44. Насос трубопровода сырой нефти; 45. Сепаратор; 46. Вход в сепаратор; 47. Регенератор гликоля; 48. Шлам уловитель; 49. Покрытая металлом палуба; 50. Факел

1.2    Водопользование при бурении. Оборотное водоснабжение

Основным направлением природоохранных работ в рамках отраслевой стратегии создания экологически безопасной малоотходной ресурсо- и природосберегающей технологии строительства скважин является максимальная утилизация образующихся отходов бурения. Решение этого вопроса невозможно без перехода на замкнутый цикл водообеспечения буровой. Процесс бурения - водопотребный технологический цикл. Поэтому одним из основных требований к технологии бурения должно быть обязательное введение оборотного водоснабжения буровой с ориентацией на использование БСВ для различных технических целей бурения.

Водопотребление - это расход воды по целевому назначению на различные технологические нужды процесса бурения. Соответственно основным функциям воды в технологическом процессе бурения формируются и требования к ее качеству. Ввиду многообразия природно-климатических условий и особенностей технологии проводки скважин нет единых и универсальных требований к замкнутым и бессточным системам водообеспечения буровой. Можно лишь сформулировать наиболее общие признаки, характерные для бурения. При проектировании системы оборотного водоснабжения необходимо осуществлять водоподготовку в тесной увязке с основной технологией. Для этого следует иметь:

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 БСВ 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.

При разработке схем водопотребления и водоотведения необходимо производить оценку качества БСВ как по концентрационному признаку, так и по характеру загрязнения для обоснованного выбора необходимого метода и технологии очистки и доочистки сточных вод с учетом утилизации или сброса очищенных вод в объекты природной среды. Причем очистке и утилизации должен подвергаться такой объем стоков, при котором остаточная загрязняющая нагрузка, отводимая с очищенными сточными водами при их сбросе в объекты лито- и гидросферы, не превышала пороговой ассимилирующей способности природной среды в районе ведения буровых работ.

При переходе на замкнутую систему оборотного водоснабжения буровой необходимо учитывать возможные негативные последствия перехода на полностью или частично замкнутый цикл (ухудшение качества технологических операций, усиление коррозии, биообрастание и т.д.). Основными технологическими точками использования БСВ в системе оборотного водоснабжения буровой являются:

обмыв механизмов системы очистки и регенерации буровых растворов;

обмыв бурильного инструмента при проведении спускоподъемных операций;

обмыв оборудования и рабочих площадок вышечного, насосного и силового блоков, а также желобной системы;

охлаждение штоков буровых насосов;

приготовление химреагентов и бурового раствора;

приготовление тампонажных растворов и буферных жидкостей при цементировании скважин;

опрессовка обсадных труб.[5]

Источниками образования и загрязнения буровых сточных вод являются: насосная группа, дизельный блок, рабочая площадка буровой вышки, блок очистки буровых растворов, циркуляционная система, блок химреагентов, блок емкостей с запасным буровым раствором. Как свидетельствует промысловый опыт, наибольший объём буровых сточных вод образуется при охлаждении штоков шламовых насосов, мытье рабочей площадки буровой вышки, очистке буровых растворов от выбуренной породы на очистных сооружениях и зачистке емкостей циркуляционной системы от осадка бурового раствора.

Объём образующихся буровых сточных вод определяется множеством факторов. Из них наибольшее значение имеют глубина скважин, продолжительность бурения и удельный вес затрат времени на ликвидацию осложнений и аварий. В среднем суточные объёмы образующихся буровых сточных вод могут составлять 20 - 40 м3 на одну скважину (куст). Значительное влияние на объёмы оказывает также и система водоснабжения. Чем больше используется оборотной воды на технологические нужды, тем меньше объёмы сточных вод; но в то же время степень загрязненности их выше.

В процессе бурения скважин формирующиеся сточные воды загрязняются буровым раствором и его компонентами, выбуренной породой, химреагентами, нефтью и нефтепродуктами, в том числе и горюче-смазочными материалами (которые попадают в БСВ в местах, где производятся технологические операции с этими компонентами и где возможны их потери).

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 .

Образующиеся при очистке буровых сточных вод осадки следует максимально утилизировать или обезвреживать. Принципиальная схема водообеспечения должна в общем случае предусматривать следующие блоки:

инженерную систему канализации стоков и их в места организованного сбора;

блок очистки буровых сточных вод;

блок накопления очищенных стоков;