Труды всероссийской научно — практической конференции «Актуальные вопросы и инновационные решения в нефтегазовой отрасли», Самара 2021 г.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ШЛАМОВЫХ АМБАРОВ

Д. А. Ахполов, О. А. Мамаевская
AkhpolovDA@samnipi.rosneft.ru, KorneevaOA@samnipi.rosneft.ru
ООО «СамараНИПИнефть», Самара

Аннотация

В работе описывается существующая конструкция шламовых амбаров с предложением возможных путей решения проблемы для сокращения расходов по строительным работам и минимизации техногенного воздействия на окружающую среду.

Ключевые слова: бурение, шламовый амбар, проектирование шламовых амбаров, кустовая площадка, площадка строительства скважины, гидроизоляция, теплоизоляция.

Abstract

The paper describes the existing design of drill waste pits and the proposal with possible solutions of the problem to reduce their construction costs and to minimize the man-made impact on the environment.

Key Words

Drilling, drill waste pit, design of drill waste pits, cluster well pad, well construction site, water-proofing, thermal insulation.

Шламовый амбар предназначен для сбора выбуренной породы, отработанного бурового раствора, сбора буровых сточных вод и их статического отстаивания с разделением на жидкую и твердую фазы, образующихся в процессе бурения скважины, и имеет двухсекционную конструкцию согласно [2]. Первая секция является накопительной и предназначена для первичного сброса отработанного бурового раствора (ОБР), бурового шлама (БШ) и буровых сточных вод (БСВ), образующиеся в процессе бурения скважины. С помощью перепускных устройств или откачивающего агрегата жидкая фаза (ОБР+БСВ) поступает во вторую секцию амбара для последующего отстаивания, осветления и обезвреживания. Твердая фаза (БШ) остается в первой секции и подвергается технологии обезвреживания и отверждения. Обезвреживание происходит по технологии нейтрализации отходов бурения IV класса опасности путем их обработки консолидирующим нетоксичным материалом. Отверждение буровых отходов выполняется цементом с добавлением хлорида кальция для ускорения сроков схватывания в определенных объемных соотношениях. Таким образом, первая секция шламового амбара является объектом захоронения и требует дополнительных мер защиты.

Для обеспечения защитных свойств и предотвращения фильтрации отходов бурения в естественное грунтовое основание необходимо устройство противофильтрационного слоя из синтетических нетканных гидроизоляционных материалов.

Согласно [1] также требуется подсыпка песочной подушки на дно и откосы шламового амбара. Подстилающим слоем должен быть слой грунта толщиной от 0,1 до 0,3 м, а толщина защитного слоя из грунта должна быть не менее 0,5 м. При этом грунт защитного слоя должен удовлетворять следующим требованиям: для создания грунтовых слоев (подстилающего и защитного) следует, как правило, применять песчаные грунты с частицами максимальной крупности до 5 мм. В грунте подстилающего и защитного слоев не должно быть льда, снега, камней, комьев грунта и других включений. Использование легких суглинков и супесей должно быть обосновано в проекте. Применение дробленых и естественных грунтов с крупнозернистыми частицами неокатанной формы не допускается. Грунт подстилающего и защитного слоев должен быть стойким против агрессивного действия складируемой сточной жидкости. Содержание в грунте солей, растворимых в складируемой жидкости, не должно превышать 5 % по массе.

Типовая конструкция шламового амбара, согласно требованиям [1], показана на рисунке 1.

По опыту проектирования нанесение защитного слоя из песчаного грунта может сопровождаться рядом сложностей: недостаточное обеспечение устойчивости грунта на откосах, внешние природно-климатические факторы.

Кроме описанных проблем, необходимо отметить технико-экономические показатели. Основные технико-экономические показатели зависят от принятых в проекте размеров шламовых амбаров: площади в условных границах проектирования с учетом обвалования и ограждения конструкций. Размеры шламовых амбаров зависят от количества отходов бурения и технической конструкции. Использование подстилающего и защитного слоев, суммарной величиной 0,6 м, уменьшает полезный объем шламовых амбаров, что в значительной мере влияет на габариты шламовых конструкций и, как следствие, размеры кустовых площадок.

Primer obshchego vida konstruktsii shlamovogo ambara

Рис. 1. Пример общего вида конструкции шламового амбара

Из рисунка 2 следует, что полезного объема от всей секции шламового амбара для твердой фазы под захоронение остается всего 65%, большие доли амбара уходят на защитные мероприятия и обеспечения максимального уровня заполнения 0,4 м от верха амбара.

Sootnoshenie dolei ispolzovaniya sektsii ambara dlya tverdoi fazy

Рис.2 – Соотношение долей использования секции амбара для твердой фазы

Применение песочной подушки, достаточно в большом объеме, не является целесообразным и обеспечивает лишь некую защиту гидроизоляционного слоя от механических повреждений ковшом экскаватора при перемешивании цементной  массы. Теплопроводность песка достаточно хорошая, поэтому теплоизоляционной пользы такая подушка не несет.

В альтернативу песочной подушке возможно применить более эффективные методы комплексной защиты гидро-теплоизоляционными материалами, что особенно важно при размещении шламовых амбарах на многолетне-мерзлых грунтах. Теплообменные процессы в шламовых амбарах до сих пор полностью не изучены. Такие исследования могли бы дать более объективную оценку по влиянию шламовых амбаров на эко-систему и определить наиболее оптимальные и современные способы защиты окружающей среды.

Таким образом, строительство шламовых амбаров в сегодняшнем виде не отвечает максимальным возможностям современного рынка технологий. Применяемые методы морально устарели. Необходим мониторинг рынка существующих технологий, подбор и анализ современных технологий с наибольшей технико-экономической эффективностью.  Внедрение современных технологий в промышленные и производственные процессы обусловлено не только получением положительного экономического эффекта, но и экологическими факторами развития.

Список использованной литературы:

  1. СН 551-82 «Инструкция по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов».

  2. РД 39-133-94 «Инструкция по охране окружающей среды при строительстве скважин на  нефть и газ на суше»

  3. ДТПК «Типовые технические решения. Шламовые амбары».