Научные обобщения и технологические разработки по повышению качества, эффективности и экологической безопасности буровых работ

Степень токсичности отходов бурения определяли по их влиянию на теплокровных животных (кроликов, белых крыс и морских свинок). Разработаны первичные токсикологические паспорта и ПДК в воде рыбохозяйственных водоемов для всех видов отходов (БСВ, ОБР, БШ) и их смеси, которые могут быть взяты за основу при оценке воздействия на объекты окружающей среды отходов бурения в процессе строительства скважин, выбора способов их размещения, хранения, утилизации, рекультивации нарушенных земель, оценке ущерба в аварийных ситуациях.

Расчетным путем определено и подтверждено проведенными лабораторными экспериментами, что рецептуры полимерглинистых растворов на основе акриловых полимеров Poly Kem-D и Kem Pas (или их аналогов), при их концентрациях в БШ до 250 мг/л и 125 мг/л соответственно, не обладают острой токсичностью по отношению к высшим растениям, гидробионтам и микроорганизмам. Таким образом, мы практически работаем в области безопасных концентраций и получаемые отходы бурения не будут оказывать отрицательного воздействия на окружающую природную среду, тем более, что не происходит залповых сбросов больших объемов в природные объекты, и буровые шламы не являются почвой для произрастания растений.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 7 - Выщелачивание токсикантов из бурового шлама в различные экстрагенты в сопоставлении с ПДКп подв. ф.

Размещено на http://www.allbest.ru/

С использованием математической модели шламового амбара проведены теоретические исследования процесса миграции отходов бурения и предложен метод расчета распространения токсикантов в объекты природной среды.

В качестве критерия количественной оценки миграции содержимого шламового амбара (ША) принят радиус влияния Rвл.. Получена зависимость Rвл, позволяющая расчетным путем определять зону распространения техногенных токсикантов через дно и стенки земляных котлованов

, (8)

где К - коэффициент фильтрации, м/сут;

А - коэффициент размерности;

С - коэффициент, характеризующий загрязненность грунта (100-500);

dэ - дисперсность шлама, мм;

Н - глубина залегания водоупора, м;

- плотность бурового раствора, кг/м3;

- вязкость бурового раствора, спз;

Угв - геодезическое превышение уровня жидкости в ША над уровнем грунтовых вод, м;

Lша - длина ША, м;

Вша - ширина ША, м;

Т - время существования ША;

- температурный коэффициент.

По выведенной формуле нами были просчитаны радиусы распространения основных токсикантов для 7 выбранных экспериментальных кустов скважин, расположенных на трех типах рельефа местности: суходол, пойма, болото. Расчетные данные свидетельствуют о том, что зона распространения фильтратов буровых растворов из шламового амбара не превышает 100 м.

Достоверность и возможность использования этой формулы для определения зоны влияния ША на природные объекты была подтверждена экспериментально путем химического анализа проб грунтов и поверхностных вод, отобранных на различных расстояниях от объектов.

Расчетные радиусы влияния по исследуемым кустам не превышают стометровую отметку. Теоретические исследования подтверждены экспериментальным путем. Сравнение показателей содержания токсикантов в проанализированных пробах почвогрунтов и природных вод свидетельствует о том, что наблюдается несколько повышенное содержание солей (Na+, ClЇ ) и нефтепродуктов в почвогрунтах и грунтовых водах, элементов Co, Zn, Ni, Mn, Ba и Pb в болотных водах и Fe, Mn, Cu, Pb, Cr, Mo и As в почвогрунтах в радиусе 100 м от кустовых площадок. В более удаленных точках показатели приближались к фоновым.

В процессе работы разработана и апробирована методика проведения исследований по распространению техногенного влияния отходов бурения на окружающую природную среду, ключевые положения которой легли в основу методики проведения экологического мониторинга в ОАО «Сургутнефтегаз».

По результатам аналитических обобщений, лабораторных исследований и промысловых испытаний разработан комплекс экологически безопасных технологий строительства скважин позволяющий повысить качество, технико-экономические и экологические показатели буровых работ.

ВЫВОДЫ

Получила дальнейшее развитие теория гидрофобных взаимодействий (термодинамика промывочных систем) в водных дисперсионных средах, раскрыт механизм «мягкого» ингибирования, который позволил осуществить гидрофобную модификацию недиспергирующих буровых растворов неионогенными ПАВ и усовершенствовать методику прогнозной оценки эффективности применения полимеров при первичном вскрытии продуктивной толщи.

По результатам научных обобщений и исследований дана аналитическая оценка современного состояния технологии бурения и заканчивания скважин в геолого-технических условиях Сургутского региона. Установлено, что ключевыми проблемами повышения качества, эффективности и технико-экономических показателей буровых работ являются:

защита природных коллекторских свойств и долговременная изоляция нефтегазовых пластов от флюидонасыщенных пластов продуктивной толщи;

повышение технической надежности крепи и экологической безопасности строительства скважин.

В результате развития традиционных представлений о физико-химической природе промывочных дисперсий сформулирована новая технологическая идея их совершенствования на основе приложения теории неравновесных процессов и синергетических межреагентных взаимодействий.

Предложены научно обоснованные методики оценки ингибирующих свойств буровых растворов, исследования влияния технологических жидкостей на коллекторские свойства продуктивных пластов.

Разработан и внедрен в производство комплекс технологических решений по повышению качества, эффективности и экологической безопасности буровых работ на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз», включающий:

рецептуры высокоингибирующих, экологически безопасных буровых растворов (ПВБР, ПВБР-К);

оптимизированные составы облегченного тампонажного материала с добавкой термообработанного трепела;

смазывающая добавка к буровым растворам марки «БИОЛУБ LVL»;

технология приготовления и обработки минерализованного экологически безопасного бурового раствора ВБР.

Разработан научно-методический подход и получена комплексная оценка экологического воздействия технологии буровых работ на окружающую природную среду.

Результаты выполненных работ легли в основу 10 руководящих документов, являющихся нормативной базой для проектирования строительства скважин в ОАО «Сургутнефтегаз». Годовой экономический эффект от внедрения разработок автора составил 48 миллионов рублей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ:

1. Вахрушев Л.П. Элементы термодинамики промывочных жидкостей: Монография / Л.П.Вахрушев, О.А. Лушпеева, Е.В. Беленко.- Екатеринбург: Изд-во Путиведь, 2003. - 151 с.

2. Лушпеева О.А. Обработка буровых растворов полиакриламидом и кремнийорганической жидкостью / О.А. Лушпеева, С.А. Гарьян, В.М. Лимановский, Г.Н. Лышко // Нефтяное хозяйство.-1982.- № 8. - С.18-22.

3. Батурин Ю.Е. Научно-проектное обеспечение нефтедобычи в ОАО «Сургутнефтегаз» / Ю.Е. Батурин, О.А. Лушпеева, В.П. Ваганов, А.И. Шешуков // Нефтяное хозяйство. - 1997. - № 9. - С. 16-18.

4. Зельцер П.Я. Применение тампонажных растворов с техногенными наполнителями на месторождениях Сибири / П.Я. Зельцер, О.А. Лушпеева, Н.Т. Лосева, А.Г. Фазлыев // Нефтяное хозяйство.-1998. - № 1. - С. 33-35.

5. Шамрай Ю.В. Лабораторные и промысловые испытания ПАВ комплексного действия СНПХ-ПКД-515 / Ю.В. Шамрай, О.А. Лушпеева, Р.Г. Шакирзянов, В.Н. Кошелев, Г.Б. Проводников // Нефтяное хозяйство.-1998. - № 2. - С.114-115.

6. Лушпеева О.А. Применение ПАВ комплексного действия при бурении скважин в ОАО Сургутнефтегаз / О.А. Лушпеева, Г.П. Зозуля, А.Т. Кошелев, В.Г. Долгов // Известия вузов. Нефть и газ. - 1999. - № 4. - С. 37-43.

7. Лушпеева О.А. О природе синергетического эффекта в полимерглинистых буровых растворах / О.А. Лушпеева, В.Н. Кошелев, Л.П. Вахрушев, Е.В. Беленко // Нефтяное хозяйство.- 2001. - № 3. - С. 28-30.

8. Лушпеева О.А. Полимердисперсные синергетические явления и новые системы буровых растворов / О.А. Лушпеева, В.Н. Кошелев, Л.П. Вахрушев, Е.В. Беленко, Д.В. Проскурин // Нефтяное хозяйство.- 2001. - № 4. - С.23-24.

9. Лушпеева О.А. Эффективность применения биополимерных буровых растворов при бурении боковых стволов с горизонтальным участком / О.А. Лушпеева, А.А. Балуев, Е.А. Усачев, Т.В. Грошева // Нефтяное хозяйство.- 2001. - № 9. - С.35-37.

10. Лушпеева О.А. Пространственно структурированные водные безглинистые буровые растворы / О.А. Лушпеева, В.Н. Кошелев, Л.П. Вахрушев, Е.В. Беленко, А.И. Пеньков // Там же. - С.48-51.

11. Лушпеева О.А. Использование реологической модели бурового раствора для контроля давления в скважине / О.А. Лушпеева, Г.С. Ширяев, Г.Б. Проводников // Там же. - С. 44-47.

12. Лушпеева О.А. Разработка и применение концепции «пульсирующих» эмульсий для бурения горизонтальных стволов малого диаметра / О.А. Лушпеева, В.Н. Кошелев, Л.П. Вахрушев, Е.В. Беленко // Нефтяное хозяйство.- 2002. - № 8. -. С.76-78.

13. Лушпеева О.А. Выбор бурового раствора для зарезки бокового ствола / О.А. Лушпеева, А.А. Балуев, И.К. Диниченко // Бурение и нефть. - 2002.- № 8. - С. 46-48.

14. Лушпеева О.А.Совершенствование рецептур буровых растворов для условий строительства скважин на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз» / О.А. Лушпеева, Г.Б. Проводников, Н.Т. Лосева, В.И. Безденежных, Э.В. Сафаров // Там же. - С.79-83.

15. Лушпеева О.А. Структурированные технологические жидкости для заканчивания скважин / О.А. Лушпеева, И.К. Диниченко // Там же. - С.84-87.

16. Лушпеева О.А. Высокоингибирующий экологически безопасный буровой раствор для бурения горизонтальных скважин / О.А. Лушпеева, Г.Б. Проводников, И.В. Лодина, Л.П. Вахрушев, В.П. Полищученко // Нефтяное хозяйство.- 2007. - № 9. - С.46-49.

17. Гарьян С.А. Реагент на основе кубовых остатков производства резорцин-формальдегидных смол / С.А. Гарьян, Г.Д. Евтушенко, В.М. Лимановский, О.А. Лушпеева // Техника и технология промывки и крепления скважин: Тр. ВНИИКРнефть. - Краснодар, 1976. - Вып. 10. - С.34-37.

18. Гарьян С.А. Малоглинистый буровой раствор для забойных температур до 150 градусов / С.А. Гарьян, В.М. Лимановский, О.А. Лушпеева // Там же. - С.37-43.

19. Алишанян В.Р. Оценка блокирующей способности фильтратов буровых растворов / В.Р. Алишанян, О.А. Лушпеева, В.М. Мичник // Нефть и газ Западной Сибири: Сб. тез. докл. второй Всесоюз. конф.. - 1989.- С.130.

20. Алишанян В.Р. Комплексные порошкообразные реагенты - регуляторы свойств буровых растворов / В.Р. Алишанян, Л.П. Вахрушев, О.А. Лушпеева // Повышение эффективности строительства скважин в Западной Сибири: Сб. науч. тр. - Тюмень: СибНИИНП, 1989. - С.69-73.

21. Лушпеева О.А. Применение трехступенчатой системы очистки буровых растворов от выбуренной породы на Восточно-Сургутском месторождении / О.А. Лушпеева, Л.В. Нарушева, А.А. Сидоров // Повышение эффективности строительства скважин в Западной Сибири: Сб. науч. тр. СибНИИНП. - Тюмень, 1989. - 79-87.

22. Алишанян В.Р. Изучение свойств смазочных добавок для буровых растворов / В.Р. Алишанян, О.А. Лушпеева, Л.В. Нарушева, А.А. Сидоров // Пути повышения эффективности и качества строительства нефтяных скважин в Западной Сибири: Сб. науч. тр. СибНИИНП.- Тюмень, 1990.- С.28-33.

23. Алишанян В.Р. Композиционное модифицирование эфиров целлюлозы / В.Р. Алишанян, Л.П. Вахрушев, О.А. Лушпеева // Новые материалы и жидкости для бурения скважин, вскрытия и гидроразрыва продуктивных пластов: Сб. науч. тр. НПО «Бурение».- Краснодар, 1990. - С.96-109.

24. Кошелев В.Н. Исследование буровых растворов и перфорационных жидкостей, применяемых для первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз» / В.Н. Кошелев, О.А. Лушпеева, А.И. Пеньков // Вопросы геологии, бурения и разработки нефтяных и газонефтяных месторождений Сургутского региона: Сб. науч. тр. СургутНИПИнефть. - М., 1997.- С. 87-95.

25. Лушпеева О.А. Использование модифицированных крахмальных реагентов для бурения скважин на месторождениях ОАО «Сургутнефтегаз» / О.А. Лушпеева, Л.В. Корикова, Л.П. Вахрушев, В.Н. Кошелев // Там же. - С.115-120.

26. Лосева Н.Т. - Облегченные тампонажные растворы с добавками тонкодисперсного диоксида кремния. / Н.Т. Лосева, О.А. Лушпеева, П.Я. Зельцер // Вопросы геологии, бурения и разработки нефтяных и газонефтяных месторождений Сургутского региона: Сб. науч. тр. СургутНИПИнефть. - Москва, 1997. - С.121-132.

27. Кошелев В.Н. Экспериментальные исследования ПАВ комплексного действия СНПХ ПКД 515 / / В.Н. Кошелев, О.А. Лушпеева, Г.Б. Проводников // Вопросы промывки скважин с горизонтальными участками ствола: Сб. науч. тр. НПО «Бурение».- Краснодар, 1998.- С. 114-120.

28. Лушпеева О.А. Экологические аспекты строительства нефтегазовых скважин в ОАО «Сургутнефтегаз» // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Сб. тез. докл. четвертой Всерос. науч.-прак. конф.- С-Пб., 1999. - Т. 2. - С.80-83.

29. Лушпеева О.А. Мониторинг окружающей среды при добыче и транспортировке нефти / О.А. Лушпеева, Л.П. Капелькина, Н.Г. Медведева, Г.М. Лаврентьева // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Сб. тез. докл. четвертой Всерос. науч.-прак. конф.- С-Пб., 1999. - Т. 3. - С. 446.

30. Лушпеева О.А. Оценка влияния отходов бурения на окружающую природную среду Обеспечение экологической безопасности при проведении буровых работ // Материалы НТС ОАО «Газпром» - Тюмень, 1999. - С.56 - 62.

31. Лушпеева О.А. Состав жидкостной ванны для ликвидации прихватов // Вопросы геологии, бурения и разработки нефтяных и газонефтяных месторождений Сургутского региона: Сб. науч. тр. СургутНИПИнефть. - Екатеринбург, 2000. - Вып. 2. - С. 12 - 22.

32. Лушпеева О.А. Комплексный подход к выбору бурового раствора для условий бурения скважин в ОАО «Сургутнефтегаз» / О.А. Лушпеева, Н.Т. Лосева, В.Г. Долгов // Там же. - С. 23 - 27.

33. Лушпеева О.А. К вопросу об оценке качества вскрытия продуктивных пластов нефтяных скважин / О.А. Лушпеева, В.Н. Кошелев, В.А. Куксов, В.Г. Долгов // Там же. - С. 28 - 36.

34. Лушпеева О.А. Комплекс технико-технологических мероприятий, направленных на снижение воздействия процесса строительства скважин на окружающую природную среду // Состояние, проблемы, основные направления развития нефтяной промышленности в ХХI веке. Бурение скважин: Сб.докл. науч.-практ. конф. 16-17 февраля 2000 г. - Тюмень, 2000. - Часть III. - С.15 - 20.

35. Лушпеева О.А. Опыт применения облегчённых тампонажных материалов в ОАО «Сургутнефтегаз» / О.А. Лушпеева, Н.Т. Лосева // Там же. - С.21 - 26.

36. Лушпеева О.А. Итоги и перспективы развития научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ СургутНИПИнефть / О.А. Лушпеева, А.И. Шешуков, В.С. Мамутин, Ю.Е. Батурин // Вопросы геологии, бурения и разработки нефтяных и газонефтяных месторождений Сургутского региона: Сб. науч. тр. СургутНИПИнефть. - Екатеринбург, 2001. - Вып. 3.- С. 3-14.

37. Лушпеева О.А. Теоретические основы повышения эксплуатационных свойств тампонажных материалов / О.А. Лушпеева, Н.Т. Лосева, В.М. Возмитель // Там же. - С. 279-284.

38. Лушпеева О.А. Разработка и исследование рецептур буровых растворов для бурения боковых стволов / О.А. Лушпеева, Г.Б. Проводников, Н.Т. Лосева, Л.В. Корикова // Там же. - С. 285-292.

39. Лушпеева О.А. Совершенствование биополимерных систем полианионными стабилизаторами буровых растворов / О.А. Лушпеева, А.И. Пеньков, В.Н. Кошелев, Л.П. Вахрушев, Е.В. Беленко // Там же. - С. 293-298.

40. Лушпеева О.А. Высокоэффективный кислотный реагент СПК-150 для освоения, испытания и ремонта скважин / О.А. Лушпеева, Г.Б. Проводников, В.И. Безденежных // Разработка, производство и применение химических реагентов для нефтяной и газовой промышленности: Сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф, -Москва, 2002. - С.30-32.

41. Лушпеева О.А. Основные направления научно-исследовательских работ в области строительства скважин / О.А. Лушпеева, К.Н. Харламов, Г.Б. Проводников // Интервал. - 2002. - № 1. - С.70-73.

42. Лушпеева О.А. Биолуб-LVL - новая высокоэффективная смазочная добавка / О.А. Лушпеева, И.В. Лодина, Н.Т. Лосева, Л.П. Вахрушев // EURASIA Oil&Gas. - № 5. - С.16 - 22.

43. Лушпеева О.А. Теоретические основы разработки и применения экологически безопасных ингибирующих буровых растворов / О.А. Лушпеева, Л.П. Вахрушев, В.П. Полищученко, Н.Т. Лосева // Геология и разработка месторождений с трудноизвлекаемыми запасами: Тез. докл. 6 науч.-практ. конф. - М., 2006. - С.42 - 43.

44. Лушпеева О.А. Способы повышения эффективности действия смазочных добавок для буровых растворов / О.А. Лушпеева, Л.П. Вахрушев, В.П. Полищученко, Н.Т. Лосева // Там же. - С.36-37.

45. Лушпеева О.А. Материалы и реагенты в экологически безопасных композиционных составах жидкостных ванн для ликвидации прихвата / О.А. Лушпеева, И.В. Лодина, Н.Т. Лосева, Г.Б. Проводников // Вопросы геологии, бурения и разработки нефтяных и газонефтяных месторождений Сургутского региона: Сб. науч. тр.СургутНИПИнефть. - М.: Изд-во «Нефтяное хозяйство», 2006. - Вып. 7. - С.147 - 152.

46. Лушпеева О.А. Разработка и испытание высокотемпературного утяжеленного бурового раствора на Ульяновском месторождении / О.А. Лушпеева, Г.Б. Проводников, Н.С. Пупышева, Н.Т. Лосева, Н.В. Попова // Там же. - С.179-185.

47. Лушпеева О.А. Исследование коагулирующей способности отработанного солевого биополимерного раствора и разработка метода его утилизации / О.А. Лушпеева, Г.Б. Проводников, Н.Т. Лосева, И.В. Лодина // Там же. - С.198-203.

48. Лушпеева О.А. Определение технологической эффективности реагентов для нефтяной промышленности, производимых ЗАО «Полицелл» / О.А. Лушпеева, Н.В. Попова // Эфиры целлюлозы и крахмала:синтез, свойства, применение: Материалы 11-й Междунар. науч.-техн. конф. - Владимир, 2007. - С.195-198.

49. А.с. 1680752 СССР, С 09 К 7/02. Буровой раствор / А.А. Сидоров, О.А. Лушпеева, Л.В. Нарушева, Ю.Н. Мойса (СССР). - № 4721050/03; Заявлено 06.05.89; Опубл. 30.09.91, Бюл. № 36.

50. А.с. 1821489 СССР, С 09 К 7/02. Буровой раствор / А.А. Сидоров, О.А. Лушпеева, С.З. Зарипов, С.Н. Бастриков (СССР). - № 4875653/03; Заявлено 10.07.90; Опубл. 15.06.93, Бюл. № 22.

51. Пат. 17776269 СССР, С 09 К 7/02. Смазочная добавка для буровых растворов на водной основе / В.Г. Гермашев, Т.Н. Виноградова, Ю.Н. Мойса, О.А. Лушпеева (СССР).- № 4844356/03; Заявлено26.06.90; Опубл. 15.11.92, Бюл. № 42.

52. Пат. 2156857 РФ, С 2 7 Е 21 В 31/03. Состав ванны для ликвидации прихвата колонны труб / О.А. Лушпеева, Л.В. Корикова (Россия). - № 98116500/03; Заявлено 01.09.1998; Опубл. 27.09.2000, Бюл. № 27.

53. Пат. 2156859 РФ, С 2 7 Е 21 В 43/22. Способ заканчивания скважин / А.И. Пеньков, О.А. Лушпеева, В.Н. Кошелев (Россия). - № 98116499/03; Заявлено 01.09.1998; Опубл. 27.09.2000, Бюл. № 27.

54. Пат. 2204691 РФ, С 2 7 Е 21 В 33/138. Облегченный тампонажный состав / О.А. Лушпеева, Н.Л. Щавелев, Н.Т. Лосева, А.Г. Рябцев (Россия). - № 2001105076/03; Заявлено 21.02.2001; Опубл. .20.05.2003, Бюл..№ 4.

55. Пат. 2208033 РФ, С 2 7 С09 К 7/02. Буровой раствор без твердой фазы / О.А. Лушпеева, Н.Л. Щавелев, Н.Т. Лосева, Ю.Н. Маслов (Россия). - № 2001105228/03; Заявлено 23.02.2001; Опубл. 10.07.2003, Бюл..№ 19.

56. Пат. 2272824 РФ, С 2 (51 МПК) С 09 К 8/08. Биокатионный буровой раствор / О.А. Лушпеева, Н.Т. Лосева,, Г.Б. Проводников, Е.В. Беленко (Россия). - № 2004102573/03; Заявлено 28.01.2004; Опубл. 27.03.2006, Бюл.. № 9.

57. Пат. 2290426 РФ, С 1 С 09 К 8/08. Буровой раствор без твердой фазы с улучшенными смазочными свойствами / О.А. Лушпеева, Ф.Р. Яхшибеков, В.И. Рассадников, Н.Т. Лосева, Г.Б. Проводников, И.В. Лодина, Л.П. Вахрушев (Россия). - № 2005112372/03; Заявлено 25.04.2005; Опубл. 27.12.2006, Бюл..№ 36.

58. Пат. 2304604 РФ, С 2 С 09 К 8/035. Смазочная добавка для буровых растворов БИОЛУБ LVL / О.А. Лушпеева, Ф.Р. Яхшибеков, В.И. Рассадников, Н.Т. Лосева, Л.П. Вахрушев, В.В. Малов, Л.И. Воеводин (Россия). - № 2005109003/03; Заявлено 30.03.2005; Опубл. 20.08.2007, Бюл..№ 23.

Размещено на Allbest.ru