Техногенные гидрогеологические процессы при разработке нефтяных и газовых месторождений

Размещено на http://allbest.ru

Лекция

Техногенные гидрогеологические процессы при разработке нефтяных и газовых месторождений

Техногенные процессы происходят на различных этапах освоения месторождений углеводородов. Так, уже при бурении разведочных скважин на нефть и газ необходимо применять технологии бурения, предусматривающие предупреждение выбросов, поглощений, обвалов и других аварийных ситуаций.

Особое внимание должно быть уделено вскрытию продуктивных интервалов разреза и водоносных пластов. Эти работы должны проводиться в соответствии с требованиями, изложенными в «Единых технических правилах ведения работ при бурении скважин», и данными о типах геогидродинамических систем и сведениями о возможных пластовых давлениях.

Полученная на основании комплекса исследований при опробовании скважин и в процессе пробной эксплуатации информация о геолого-физических свойствах объекта опробования, свойствах пластовых флюидов и продуктивности служит основой для создания проекта разработки (проекта опытно-промышленной эксплуатации).

На этой стадии нужно составлять геолого-промысловую модель месторождения, значительной частью которой должен быть гидрогеологический раздел, предусматривающий характеристику не только законтурных вод, но и чисто водоносных пластов. Это уже отмечалось при описании работ, которые надо проводить при создании геолого-гидрогеологической модели нефтяного или газового месторождения. Эта статическая геолого-гидрогеологическая модель должна составляться до начала освоения залежей углеводородов и дополняться в процессе разработки. месторождение нефть аварийность скважина бурение

Следует, однако, отметить, что по мере разработки месторождения уже начинают формироваться техногенные гидрогеологические аномалии, о чем будет сказано ниже.

При разработке нефтяных и газовых месторождений в результате потерь нефти в системе сбора и транспорта, при авариях на скважинах и нефтепроводах происходят утечки нефти в почву и грунтовые воды. С.П.Якуцени (2000) приводит данные о наиболее токсичных элементах и соединениях в тяжелых нефтях (S, V₂O₅, Ni, Hg, As и др.), попадающих в почву и подземные воды при разработке и последующей утилизации отходов переработки, использовании битумов и асфальтов для дорожных покрытий и т.д. Эти вещества оседают и накапливаются в растительном покрове и создают устойчивые местные биохимические аномалии. Нефть может перемещаться при наличии грунтовых потоков на значительные расстояния.

Особо опасны загрязнения при эксплуатации морских нефтегазовых месторождений. Существуют жесткие требования по их обустройству и целый комплекс мероприятий, связанных с охраной окружающей среды.

Все технологические процессы на морских стационарных платформах разрабатываются с учетом экологических требований, включающих строгое соблюдение запрета на сброс всякого рода отходов в море, утилизацию или закачку в нагнетательные скважины сточных вод, пригодных для технического применения, сбор твердых отходов в специальные емкости, которые транспортируются на береговые очистные сооружения. Сооружение верхних строений платформ должно быть ориентировано на предотвращение утечек каких-либо жидкостей в море.

Предусматривается еще целый ряд мероприятий по технологии добычи, транспортировке нефти и т.п. Весь комплекс этих ограничений и предупредительных мер в значительной степени снижает аварийность при эксплуатации морских нефтегазовых месторождений. И все же катастрофы случаются. В 1977 г. во время ремонтных работ на буровой платформе «Браво» в норвежском секторе Северного моря (месторождение Экофиск) произошел аварийный выброс нефти.

Высота фонтана достигала 60 м. Каждые сутки в море выливалось 4-6 тыс.т нефти. Через несколько недель в море образовалось пятно нефти, составившее 300 км².

Был нанесен большой ущерб фауне, флоре и, прежде всего, рыбным запасам Северного моря.

Другая катастрофа произошла в 1979 г. при бурении нефтяной скважины на платформе Иксток-1 в Мексиканском заливе. При вскрытии продуктивного горизонта на глубине 3700 м ударил фонтан нефти и газа. Начался пожар. В Мексиканский залив вылилось огромное количество нефти. Через несколько недель образовалось гигантское нефтяное пятно шириной в 75 и длиной в 750 км.

Дрейфуя с морским течением, липкая маслянистая пленка покрыла отдельные участки мексиканского побережья на сотни километров. Разлив нефти привел к гибели редких птиц, морских животных, к загрязнению пляжей. В марте 2001 г. затонула морская платформа бразильской нефтяной компании, и опять произошел разлив нефти.

Проблема загрязнения рек, озер, морей и океанов нефтью и нефтепродуктами все больше привлекает внимание общественности и специалистов. Часто нефть и нефтепродукты при окислении, будучи тяжелее воды, оседают на дно водоема, накапливаются в природном слое и длительное время являются стабильным источником вторичного загрязнения участков водоема, делая его непригодным для применения в хозяйственно-питьевых и рыбохозяйственных целях.

Так, по данным 1994 г. было отмечено, что в ряде районов предельно допустимые концентрации (ПДК) (табл.5) в несколько, а иногда и в десятки раз превышены.

Например, река Обь на всем протяжении от истока до устья загрязнена нефтепродуктами и фенолами в концентрациях, почти в 10 раз превышающих ПДК. В бассейне реки Невы загрязнены реки Охта, Карловка и Славянка, где содержание фенолов и нефтепродуктов также в 10 раз превышает ПДК. В последние годы в связи с развитием Астраханского газоконденсатного комплекса увеличивается загрязнение поверхности вод в этом районе, и особенно рек Ахтуба, Беркета, Кичага, являющихся источниками питьевого и хозяйственного водоснабжения.

Загрязняются и озера. Примером является озеро Биюк-Шор в Прикаспии, воды которого черны от нефти.

Таблица 5

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водоемов санитарно-бытового водопользования (из справочника «Воды нефтяных и газовых месторождений СССР», 1989, с сокращениями)

Длительная разработка залежей нефти и газа на естественных режимах может привести к образованию обширной депрессии, которая сопровождается усадкой грунтов и опусканием поверхности земли.

Такие явления инструментально подтверждены на ряде отечественных и зарубежных месторождений.

Так, В.А.Сидоровым, Ю.О.Кузьминым и А.М.Хитровым (2000) опубликован материал, показывающий, что в процессе разработки нефтяных месторождений нередко интенсивный отбор углеводородов приводит к просадке грунтов, которая составляет от 0,5 до 8,8 м (табл.6).

Это явление связано с созданием воронок депрессии, уплотнением глин, покрывающих залежи, и оттоком вод в коллекторы. Это же явление приводит к искривлению скважин и растрескиванию цементного кольца и, как следствие, к циркуляции флюидов по заколонному пространству.

Флюидоперетоки создают различные осложнения в многопластовых месторождениях, приводящие к обводнению продуктивных горизонтов и т.д.

Таблица 6

Деформации (просадки) земной поверхности на разрабатываемых месторождениях углеводородов (по В.А.Сидорову. Ю.О.Кузьмину, А.М.Хитрову, с сокращениями)

Изменение рельефа может сопровождаться заболачиванием или затоплением земель, сменой гидрогеологического режима, а нередко и выводом из хозяйственного оборота пахотных площадей. Техногенные изменения в нефтегазоводоносных пластах могут оказывать действие и через перекрывающие залежи толщи пород.

Так, создание репрессии (при заводнении) иногда приводит к межпластовым перетокам вплоть до грунтовых вод, к подпору и поднятию уровня последних и, в конечном счете, - к заболачиванию местности и подтоплению зданий и сооружений. Все перечисленные факты свидетельствуют о необходимости эффективных мер по усилению охраны окружающей среды, использованию требований различных нормативных документов. Большое значение имеет закон об охране окружающей природной среды, принятый еще в 1991 г.

Изменения гидрогеологических условий в процессе разработки нефтяных и газовых месторождений приводят и к техногенным сейсмическим событиям. Те же авторы (В.А.Сидоров, Ю.О.Кузьмин, А.М.Хитров, 2000 г.) опубликовали интересные материалы (табл.7), свидетельствующие о землетрясениях, происходивших в результате создающихся депрессий и деформации геосреды.

Таблица 7

Сейсмические события на разрабатываемых месторождениях нефти и газа (по В.А. Сидорову, Ю.О. Кузьмину, А.М. Хитрову, с сокращениями)

Интересно отметить, что землетрясения, происходящие вдалеке от месторождений, в свою очередь, влияют на режим добычи углеводородов. Так, землетрясение в Дагестане в 1970 г. повлияло на увеличение обводненности скважин на месторождениях Гаша, Селли, Избербаш. В США на месторождении Маунтин-Вью в результате землетрясения в 1960 г. возникло сверхгидростатическое давление, сказавшееся на дебите нефтяных скважин. В пределах криолитозоны на Севере России на Ямале в результате разработки газовых месторождений отмечаются просадки грунтов вследствие термокарста. Все эти явления свидетельствуют о значительной роли гидрогеологических факторов, связанных с деятельностью человека и происходящих в результате этого в подземной гидросфере.

Контрольные вопросы

1. Какие токсичные элементы попадают в воду при разливе нефти?

2. Какие деформации земной поверхности происходят при разработке нефтяных и газовых месторождений?

3. В чем причина таких деформаций?

4. Каковы причины сейсмических событий при разработке газовых и нефтяных месторождений?

5. В чем причина образования термокарста в северных нефтегазоносных регионах РФ?

Размещено на Allbest.ru