Сточные воды НГМ. Отходы бурения

1. Сточные воды НГМ Отходы бурения

СТОЧНЫЕ ВОДЫ НГМ
ОТХОДЫ БУРЕНИЯ
СЕМИНАР 4
18 НОЯБРЯ 2017 Г.

2. Содержание семинара

СОДЕРЖАНИЕ СЕМИНАРА
Источники формирования сточных вод на
НГМ
Классификация сточных вод
Методы очистки сточных вод
Отходы бурения
Основные принципы обращения с отходами
бурения
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

3. Классификация сточных вод на нгм

КЛАССИФИКАЦИЯ СТОЧНЫХ ВОД НА НГМ
Промышленные стоки
Ливневые стоки
Хозяйственно-бытовые стоки
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СТОКИ
Пластовые воды
Буровые отходы
Воды производственных установок (удаление воды, конденсат установок обогрева и др.)
По мере разработки нефтяных месторождений количество добываемых вместе с
нефтью пластовых вод увеличивается и на конечной стадии разработки может
достигать 95-98%.
По составу, плотности и физико-химическим свойствам пластовые воды различных
месторождений неодинаковы
Классификация
Источники
Источники
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

4. Пластовые воды – основной компонент сточных вод

ПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ – ОСНОВНОЙ КОМПОНЕНТ
СТОЧНЫХ ВОД
Подошвенные
Краевые
Промежуточные
Остаточная
• вода, заполняющая поры коллектора под залежью
• вода, заполняющая поры вокруг залежи
• вода, заполняющая поры между пропластками
• оставшаяся со времён образования залежи
1 – нижняя краевая вода,
2 – подошвенная,
3 – остаточная,
4 – промежуточная,
5 – верхняя подошвенная,
6 – нижняя подошвенная
(По Жданову М.А.).
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

5. Классификация пластовых вод

КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТОВЫХ ВОД
Характеристики
Ионы Сl-, (SO4)2-, (НСО3)-, Сa2+, Mg2+, Na+
Плотность
Водородный показатель
Степень минерализации
Содержание растворенных газов
Жесткие
Щелочные
Источники
Источники
Классификация
Классификация
• Хлоркальциевые воды или хлормагниевые воды
• Гидрокарбонатнонатриевые
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

6. Классификация и параметры пластовых вод

КЛАССИФИКАЦИЯ И ПАРАМЕТРЫ ПЛАСТОВЫХ ВОД
Классификация по величине pH
Кислые
• рН <3
Слабокислые
• 3<рН<6
Нейтральные
• рН=7
Слабощелочные
• 8<pH<10
Щелочные
• 11<pH<14
Классификация по степени минерализации
Хлоридно-натриевые высокоминерализованные
• Минерализация свыше 100г/л
Хлоридно-кальциевые высокоминерализованные
• Минерализация свыше 100г/л
Хлоридно-натриевые рассолы
• Минерализация 50-100 г/л
Хлоридно-натриевые соленые
• Минерализация 10-50 г/л
Хлоридно-натриевые солоноватые
Хлоридно-натриевые пресные
Источники
Источники
Классификация
Классификация
• Минерализация 1-10 г/л
• Минерализация менее 1 г/л
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

7. Состав и свойства пластовых вод

СОСТАВ И СВОЙСТВА ПЛАСТОВЫХ ВОД
Все пластовые воды содержат растворенные твердые тела, прежде всего хлорид натрия
Типичные катионы - Na+, Ca2+, Mg2+ иногда K+, Ba2+, Li+, Fe2+, Sr2+
Типичные анионы - Cl-, SO42-, HCO3- иногда CO32-, NO3-, Br-, I-, BO33-, S2Механические примеси (твердые взвеси пород) до 0,2 г/л
Углеводородный компонент (нефть в эмульгированном состоянии) до 4-5 г/л
Плотность
сильно зависит от минерализации (содержание растворённых солей).
В среднем плотность составляет 1010-1210 кг/м3.
Вязкость
зависит, в основном, от температуры и минерализации.
Наибольшую вязкость имеют хлоркальциевые воды
(в 1,5-2 раза больше чистой воды).
В основном вязкость пластовых вод нефтяных или газовых месторождений
колеблется от 0,2 мПа∙с до 1,5мПа∙с.
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

8.

СОСТАВ И СВОЙСТВА ПЛАСТОВЫХ ВОД
Минерализация воды
содержание растворённых солей в г/л.
Минерализация пластовой воды растёт с глубиной залегания пластов.
Жесткость воды
определяется суммарным количеством содержащихся в ней катионов
кальция Ca2+ и магния Mg2+, выраженное в молях на килограмм (литр
раствора).
Жёсткость подразделяется на
временную (карбонатную) обусловлена содержанием в воде
гидрокарбонатов двухвалентных металлов (кальция Са(НСО3)2 ,магния,
железа).
и
постоянную (некарбонатную) обусловлена наличием в воде сульфатов и
хлоридов двухвалентных металлов (кальция, магния, железа).
рН
указывает на кислотную или щелочную среду водных растворов.
Величина рН и наличие в воде растворенного кислорода оказывает
существенное влияние на коррозию оборудования
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

9. Пластовые воды как загрязняющий фактор

ПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ КАК ЗАГРЯЗНЯЮЩИЙ
ФАКТОР
Остаточные количества нефти,
неорганических солей, механических
примесей, гидраты закиси и окиси железа
Влияни
е на
объект
ы НГД
Забивание пор продуктивных пластов и
препятствие проникновению воды в капиллярные
каналы пластов, солеотложение, коррозия
трубопроводов и оборудования
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Нарушение равновесия
системы и выпадение
примесей в осадок
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

10. Пластовые воды как загрязняющий фактор

ПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ КАК ЗАГРЯЗНЯЮЩИЙ
ФАКТОР
Влияние на природные экосистемы
Основной фактор – разлив подтоварной пластовой воды на
водоводах высокого давления из-за коррозии, земляных амбаров,
отстойников, мест захоронения буровых растворов
Засоление почвы при разливах нефти и пластовых
вод - образование солонцеватых и солончаковых
почв (невозможность роста растений)
Длительное негативное воздействие на
поверхностные и подземные воды в местах
разгрузки загрязненных внутрипрофильных потоков
почв и поверхностного смыва почв
Наличие токсичных углеводородов, гетероатомных
соединений, радиоактивных нуклидов
Повышение мутности поверхностных и подземных
вод и изменений их физико-химических
характеристик
Вынос тяжелых металлов в гумусовый горизонт и,
как следствие, связывание с органическим
веществом
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

11. Системы очистки сточных вод на НГМ

СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
НА НГМ
1-ая система (ступень) канализации
2ая система (ступень) канализации
• Предназначена для сбора и
очистки производственно-ливневых
сточных вод и вод с нейтральной
реакцией
• Воды считаются условно-чистыми и
возвращаются в оборот при
минимальной очистке
• Общая минерализация не должна
превышать 2 г/л
• Служит для сбора, отведения и
очистки сильно загрязненных и
токсичных сточных вод, в том числе
вод с эмульсионными и
химическими компонентами
• Очищенные стоки сбрасываются в
водоемы или отправляются на
утилизацию
• Проектирование осуществляется с
учетом необходимости раздельного
сбора и отведения сточных вод с
различной природой загрязнения и
степенью загрязненности.
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

12. Очистка пластовых вод

ОЧИСТКА ПЛАСТОВЫХ ВОД
Основные методы утилизации пластовых вод – закачка в пласт для
ППД, приготовление буровых растворов
Критерии качества:
содержание эмульгированной нефти (нефтепродуктов);
содержание частиц твердых механических примесей;
микробиологическая и химическая совместимость ее с пластовой водой
и породой коллекторов
Закачка в пласты чистой воды существенно улучшает условия
вытеснения нефти и тормозит ухудшение коллекторских свойств
пласта, обеспечивая вытеснение нефти из большего числа поровотрещинных каналов, увеличивая тем самым нефтеотдачу пластов.
РАННИЙ СБРОС
ВОДЫ НА КУСТЕ
СКВАЖИН –
исключение
смешения вод
различных
горизонтов и
предотвращение
солеотложения

13. Методы очистки сточных вод

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Физические методы
Химические методы
(физико-химические)
Биологические методы
Отстаивание (нефтеловушки)
Применяется либо в качестве
самостоятельного метода, либо в
сочетании с другими
Биологическое окисление сточных
вод в биофильтрах, аэротенках
Центрифугирование
Флокуляция
После очистки вода может быть
использована для
технологических нужд или
спущена в водоемы
Заключительная и предпоследняя
ступень очистки
Коагуляция
Экстракция
Озонирование (глубокая очистка
сточных вод от растворенных
нефтепродуктов и других
органических примесей)
Хлорирование
Умягчение воды
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

14. Отходы бурения

ОТХОДЫ БУРЕНИЯ
Отработанные буровые технологические жидкости (ОБТЖ)
Буровой шлам
Буровые сточные воды
Пластовые флюиды = скважинная продукция
Очищенный БШ может быть
отправлен на полигон для
промышленных отходов с
непроницаемой мембраной внизу.
Жидкости захоронению не
полигонах не подлежат (буровые
сточные воды должны очищаться)
Буровой шлам
представляет собой твёрдый
материал, извлекаемый из
ствола скважины во время
бурения
Выбуренная порода должна
утилизироваться в
соответствии с проектом на
строительство скважины и
требованиями охраны
окружающей среды
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

15. Промывочные жидкости

ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ
Агенты на водной основе (техническая вода, естественные буровые растворы,
глинистые и неглинистые растворы);
Агенты на углеводородной основе
Агенты на основе эмульсий
Газообразные и аэрированные агенты
Плотность
Вязкость
Суточный
отстой
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Показатель
фильтрации
Содержание
песка
Методы
Методы очистки
очистки
Статическое
напряжение
сдвига
Водородный
показатель
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

16. Функции бурового раствора

ФУНКЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА
Ранее
Сейчас
Чистка забоя от частичек выбуренной
породы и их вынос из скважины
Вынос частиц выбуренной породы из
скважины;
Охлаждение долота
Передача энергии турбобуру или
винтовому двигателю;
Предупреждение поступления в
скважину нефти, газа и воды;
Удержание частичек разбуренной
породы во взвешенном состоянии при
прекращении циркуляции;
Охлаждение и смазывание трущихся
деталей долота;
Уменьшение трения бурильных труб
о стенки скважины;
Предотвращение обвалов пород со
стенок скважины;
Уменьшение проницаемости стенок
скважины благодаря
коркообразованию
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

17.

БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ. ВЫБОР
Геологические
факторы
• физико-механические
свойства
разбуриваемых
горных пород;
• степень и состав
минерализации
подземных (поровых)
вод;
• градиент пластового
давления;
• геотермический
градиент
Технические факторы
Технологические
факторы
• способ бурения;
• глубина и диаметр
скважины;
• зенитный и
азимутальный углы
скважины;
• зазор между
бурильными трубами
и стенками скважины.
• параметры режима
бурения;
• тип
породоразрушающег
о инструмента;
• механическая
скорость бурения;
• величина проходки за
рейс
Качество БР определяется
• тип выбуренной породы;
• пластовыми флюидами;
• температурой;
• давление и др.
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

18.

БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ. ВЫБОР.
КЛАССИФИКАЦИЯ
Анализ геотехнических
условий
Формулирование
требований к буровым
растворам
По
назначению
Анализ опытных данных
Для
осложненных
геологический
условий
бурения
Изучение коньюктуры рынка
Аналитический подбор
оптимальной рецептуры
Оценка экологической
безопасности
Для
нормальных
геологических
условий
По составу
См. Слайд 15
Создание нормативной
документации
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

19. Циркуляционная система бурового раствора

ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА БУРОВОГО
Схема общей прямой
РАСТВОРА
промывки скважин:
1 - ёмкость для бурового
раствора;
2 - насос;
3 - гибкий шланг;
4 - вертлюг;
5 - ведущая труба;
6 - бурильная колонна;
7 - гидравлический двигатель;
8 - насадки долота;
9 - кольцевой канал;
10 - желоба;
11 - вибросито;
12 - отстойник;
13 - вспомогательный насос; 14
- гидроциклон;
15 - центрифуга.
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

20. Факторы токсичности бурового раствора

ФАКТОРЫ ТОКСИЧНОСТИ БУРОВОГО РАСТВОРА
Степень токсического действия БР зависит от их состава и
свойств, которые в значительной степени определяются
характеристиками выбуренной горной породы
Высокого содержание элементов I и II классов опасности, в т.ч. тяжелых
металлов
Высокое содержание углеводородов. Допустимое содержание
углеводородов в сбрасываемых БШ не должно превышать 100 мг/л,
однако и этот уровень не удовлетворяет показателям биотестирования
Состав буровых растворов. БШ, пропитанные буровыми растворами на
водной основе, менее опасны, чем БШ, пропитанные РУО
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

21. Принципы обращения с отходами бурения

ПРИНЦИПЫ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ БУРЕНИЯ
Отходы производства и потребления подлежат сбору, использованию, обезвреживанию,
транспортировке, хранению и захоронению, условия и способы которых должны быть
безопасными для окружающей среды и регулироваться законодательством РФ (№7-ФЗ)
Запрещается сброс отходов в поверхностные и подземные водные объекты, на водосборные
площади, в недра и на почву;
Размещение опасных отходов, на территориях, прилегающих к городским и сельским
поселениям, в лесопарковых, курортных, лечебно-оздоровительных зонах, на путях
миграции животных, вблизи нерестилищ и в иных местах, в которых может быть создана
опасность для окружающей среды, естественных экосистем и здоровья человека;
Запрещено захоронение опасных отходов на водосборных площадях подземных водных
объектов
На отходы должен быть составлен паспорт на основании данных о составе и свойствах
опасных отходов и степени опасности
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

22. Методы утилизации буровых отходов

МЕТОДЫ УТИЛИЗАЦИИ БУРОВЫХ ОТХОДОВ
Термический метод
• Сжигание в
специальных печах
при высокой
температуре
• Термодесорбция
• Сжигание
• Плазменное
обезвреживание
Физический метод
• Отделение жидкой и
твердой фракций
методами
центрифугирования
и флокуляции
• Каждая из фракций
в дальнейшем
утилизируется
отдельно
Химическое
обезвреживание
Физико-химические
методы
• Экстрагирование
бурового шлама с
применением
химических
веществ,
растворителей,
глины, жидкого
стекла и др.
• Для каждого типа
бурового раствора и
шлама специально
подбирается
определенный
набор химических
реагентов,
придающих отходам
заранее
определенные
физические
свойства.
Полученные
компоненты
перерабатываются
специальными
методами
Биологические
методы
• Отходы бурения
обрабатываются
специальными
микроорганизмами
Экологическая иерархия методов обезвреживания!!!
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

23.

ТЕРМОДЕСОРБЦИЯ БУРОВЫХ ОТХОДОВ
Принцип метода
-
Минимальное потребление
энергоносителей;
Широкий диапазон применения;
Компактность системы
Температура обработки БО до +1000°C
обеспечивает полное обезвреживание
обрабатываемого материала.
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

24. Безамбарное бурение

БЕЗАМБАРНОЕ БУРЕНИЕ
Обеспечение максимально возможного извлечения твердой фазы в
отработанном растворе при наименьших потерях жидкости
Состав каждой фазы в разных конкретных случаях различен, поскольку
зависит от состава и параметров бурового раствора.
После проведения мер по очистке буровой раствор может быть
использован повторно.
Реализация метода заключается в
поэтапной очистке бурового раствора с
отделением все более мелких частиц на
каждом последующем этапе.
Действие систем очистки основывается
на коагуляции и флокуляции дисперсных
частиц и действии центробежной силы,
создаваемой центрифугами для
отделения полученных фрагментов
(флокуляционно-сепарационная
система).
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

25.

КОМПЛЕКСНАЯ СХЕМА ОЧИСТКИ БУРОВЫХ
ШЛАМОВ
БЛОК ВЫЕМКИ ШЛАМА
ИЗ ПРУДА
водная фаза
(до 1000 г/литр углеводородов)
БЛОК ПРИЕМКИ
И ПОДОГРЕВА
ШЛАМА
БЛОК ХИМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ ШЛАМА
БЛОК ТРЕХФАЗНОГО
ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
ШЛАМА
нефтяная фракция –
товарный продукт
твердая фракция
СИСТЕМА ВОДООЧИСТКИ
СИСТЕМА ТЕРМОДЕСОРБЦИИ
очищеная вода
Источники
Источники
Классификация
Классификация
твердый
продукт 5
класса
опасности
газы содержащие
углеводороды
Методы
Методы очистки
очистки
БЛОК УТИЛИЗАЦИИ
ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ
чистый газ
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения

26. Закачка отходов в пласт

ЗАКАЧКА ОТХОДОВ В ПЛАСТ
Источники
Источники
Классификация
Классификация
Методы
Методы очистки
очистки
Отходы
Отходы бурения
бурения
Принципы
Принципы обращения
обращения