Федерация Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд."

Вид материала

Подобный материал:

1 ... 14 15 16 17 18 19 20 21 ... 38

Можно суммировать результаты вышеупомянутых работ следующим образом. В зоне радиусом порядка нескольких сот метров (до 500-800) от буровых платформ наблюдается механическое засыпание (слоем толщиной до 10 см) организмов отходами бурения, бурное развитие сероокисляющих и нефтеокисляющих бактерий, а также повышенные уровни содержания органического углерода, нефтяных углеводородов и некоторых микроэлементов, связанных с буровыми растворами. Параметры бентоса также резко изменяются вблизи платформ, но сравнимы с фоновыми на расстояниях порядка 1 км.

Норвежский сектор Результаты многолетних исследований норвежских и британских исследователей обобщены, в числе многих, в двух работах, цитируемых ниже (Gray et al., 1990; Olsgard & Gray, 1995). В отличие от результатов предыдущих исследований в британском секторе Северного моря, в которых постулировалось наличие эффектов, связанных со сбросом буровых растворов с платформ, лишь в зоне радиусом порядка 500-1000 м, применение современных методов многомерного статистического анализа позволило получить качественно новые выводы.

Оказалось, что даже на станциях, расположенных на расстояниях 2-6 км от платформ, отмечаются признаки загрязнения донных отложений баритами и нефтяными углеводородами, а в некоторых случаях также цинком, медью, кадмием и свинцом. Выявляются также негативные биологические эффекты. В итоге площади зон, подверженных негативному воздействию от бурения, составили от 10 до 100 км2 для разных платформ. Следует заметить, однако, что эти исследования проводились в районе платформ, где применялись буровые растворы на основе нефти. Общий сброс с платформ за период с 1984 по 1991 г. составлял от 10000 до 25000 тонн в год, с 1993 г. сброс основанных на нефти буровых растворов в норвежском секторе был запрещен. Негативное воздействие сбросов основанных на воде буровых растворов существенно ниже.

Таким образом, анализ литературных данных не позволяет сделать однозначного вывода о масштабах негативного воздействия сбросов буровых растворов и шлама на состояние морской среды и биоты. Степень этого воздействия, кроме состава растворов, во многом зависит от условий среды (глубины места, скоростей течений и др.). Возможность выявления негативного влияния сбросов, кроме того, во многом определяется количеством и качеством отбираемых проб, то есть программой мониторинга. Тем не менее, исходя из результатов процитированных выше работ, а также согласно докладу Международной группы экспертов по научным аспектам проблемы загрязнения морской среды (GESAMP, 1993), влияние сбросов буровых растворов проявляется прежде всего в изменениях гранулометрического и химического состава донных отложений, а также характеристик бентосных сообществ. Именно на этих аспектах должно быть сконцентрировано внимание при разработке программы мониторинга. При этом опыт, приобретенный исследователями при изучении воздействия бурения на экосистемы Северного моря, будет весьма полезен при освоении Сахалинского шельфа.

Способы утилизации буровых растворов и шлама

В настоящее время известны четыре основных способа утилизации отходов бурения:

Сброс отходов в море: в целях снижения возможного воздействия на окружающую среду перед сбросом отходы подвергаются очистке.

Вывоз отходов на сушу: отходы перевозятся на берег для последующей утилизации.

Закачивание в скважины: при необходимости, отходы смешиваются с пульпой и закачиваются в подземный пласт.

Складирование отходов в ядре платформы: отходы складываются в ядре платформы до последующей окончательной утилизации каким-либо способом.

С учетом соображений, приводимых ниже, в качестве основного способа утилизации бурового раствора и шлама при реализации настоящего проекта выбран сброс в море (после соответствующей обработки).

Сброс отходов в море

Данный метод является наиболее широко употребляемым в мировой практике. Перед сбросом отходы подвергаются очистке до уровня, который соответствует необходимым стандартам. Преимущества такого подхода по сравнению с другими способами заключаются в минимальном кратковременном воздействии на окружающую среду, использовании опробованных технологий обработки, удовлетворении ограничений по времени и минимальных затратах. Недостаток метода состоит в том, что небольшое кратковременное воздействие на окружающую среду в непосредственной близости от платформы все таки имеет место.

Утилизация отходов на суше

Этому методу отдается предпочтение в случае, если имеется возможность транспортировать буровые отходы и затем захоронять на специальном полигоне, а также если место производства работ находится недалеко от берега. Такой метод применяется для ликвидации буровых растворов на нефтяной основе и бурового шлама, образующегося при производстве буровых работ с использованием данных растворов. Преимущество такого метода заключается в сокращении или полном прекращении сбросов в море. В то же время этот метод обладает следующими недостатками: объекты утилизации отходов на суше должны обладать достаточными мощностями для приема объемов буровых отходов. В настоящее время на Сахалине не существует полигона, отвечающего всем необходимым требованиям для реализации этого метода утилизации буровых отходов. Основным недостатком метода является увеличение транспортных нагрузок и повышение затрат. Следует также учитывать повышение опасности работ, связанных с переправкой контейнеров со шламом с платформы на рабочие суда. Еще одним недостатком такого метода применительно к утилизации отходов бурения компанией «Сахалин Энерджи» на шельфе о. Сахалин является то, что данный метод может быть реализован только шесть месяцев в году, поскольку образование льда значительно затруднит навигацию судов и ограничит возможности других полигонов по приему отходов бурения. Кроме того, на платформе «Моликпак» не предусмотрено место для хранения отходов, образующихся в течение 6 месяцев; в то же время, чтобы соответствовать ускоренному графику освоения месторождения, буровые работы должны вестись круглый год.

Закачивание в пласты

При наличии благоприятных геологических условий отходы бурения можно закачивать в подземные пласты. При этом шлам должен быть измельчен и превращен в пульпу для его дальнейшей закачки в пласт. Преимущества этого метода заключаются в том, что отходы не будут сбрасываться в море. Отрицательная сторона такого метода состоит в больших расходах, связанных с бурением дополнительной скважины, закупкой дополнительного оборудования для измельчения шлама и закачки его в скважину. Кроме того, данный процесс должен быть включен в технологию проведения буровых работ, что ведет к резкому повышению сложности программы. В данном случае, результаты выполненных геологических изысканий указывают на отсутствие геологических структур, пригодных для закачки отходов бурения с платформы «Моликпак».

Складирование отходов в ядре платформы

Для балластировки платформы ее ядро заполняется балластным материалом (песком и гравием) с целью повышения устойчивости против воздействия льдов. Буровой раствор и шлам можно было бы складировать (временно или в течение длительного времени) в это ядро. Положительная сторона такого подхода заключается в том, что проблемы ликвидации отходов бурения в ближайшей перспективе не будет. Помимо этого, такой метод ликвидации отходов позволит это делать круглый год. Однако, ввиду того, что платформа «Моликпак» не будет эксплуатироваться вечно, эту проблему все равно придется решать в будущем. Недостатками метода являются:

угроза безопасности, ввиду складирования этих отходов в закрытом пространстве. Несмотря на то, что в процессе бурения будут использованы буровые растворы на водной основе, даже очень малое количество углеводородов будет выделять пары;

фактически данный метод утилизации отходов является лишь временным решением проблемы;

объем ядра платформы является недостаточным для захоронения всего объема буровых растворов и шлама;

ядро платформы «Моликпак» должно быть полностью заполнено, чтобы обеспечивать устойчивость под воздействием ледовых нагрузок. Использование ядра платформы для складирования отходов бурового раствора и шлама не обеспечивает достаточный уровень защиты в течение первых двух зим. Кроме того, использование ядра платформы для складирования отходов бурения потребовало бы многочисленных циклов взрывного уплотнения, что в свою очередь будет оказывать дополнительное отрицательное воздействие на окружающую среду;

к материалу для заполнения ядра платформы особые геотехнические требования. Буровые отходы этим требованиям не отвечают.

Таким образом из всех реальных альтернатив предпочтение было отдано технологии удаления буровых отходов с платформы «Моликпак» посредством сброса их в море при условии высокой степени очистки и применения малотоксичных буровых растворов на водной основе. Другие варианты были в конечном итоге отвергнуты в силу отсутствия приемлемых полигонов для обработки/захоронения отходов на ближайших участках берега, отсутствия соответствующих геологических структур для их закачки, повышенного уровня опасности при складировании в ядре платформы и других недостатков. Для определения ПДК были проведены испытания бурового раствора и отдельных компонентов на токсичность. Результаты испытаний приведены в дополнении L.

Объемы и интенсивность сбросов

На первом этапе освоения Пильтун-Астохского месторождения будут пробурены 12 эксплуатационных скважин и две скважины для закачки газа. Применяется наклонное бурение с максимальным наклоном 71° . Эксплуатационные скважины №1-12 имеют глубины от 3005 м до 5181 м, а скважины для закачивания газа 5196 м и 6005 м.

Продолжительность цикла буровых работ по бурению и обустройству одной скважины в среднем составит 50 дней, при этом разница во времени бурения мелких и глубоких скважин будет почти в два раза. Предварительный календарь буровых работ, необходимый для учета сезонных особенностей воздействия на среду, приведен в табл. 9.6-9.

В качестве буровой жидкости для различных интервалов бурения будут использованы: морская вода; раствор на основе морской воды, содержащий гуаровую смолу и полимерный (полимеркалиевый) буровой раствор на водной основе. Использование системы очистки бурового раствора отделяет взвешенные частицы шлама из системы промывки буровым раствором, при этом вторично используется более 70% бурового раствора. В процессе проходки скважины состав бурового раствора изменяется при переходе от одной колонны к другой.

Остатки шлама смешиваются со стоками платформы и сбрасываются. После сброса, количество прилипающей к шламу буровой жидкости определяется глубиной моря и смешивающей энергией водяного столба. В условиях мелководного района с высокой динамикой климатических условий до 20% жидкости, изначально покрывающей шлам, может остаться на нем и оседать на дно.

В соответствии с проектными данными проведены расчеты объемов и скоростей сброса шлама и буровых растворов.

Сброс шлама происходит по мере выбуривания, в зависимости от скорости прохождения колонны. Общий объем шлама с использованием коэффициента разбухания 1.4 и удельного веса 2,19998 г/см3 по 14 скважинам составляет около 10000 м3. В среднем на одну скважину приходится около 734 м3 шлама.

Сброс бурового раствора происходит частично вместе со шламом, что можно рассматривать как низкоинтенсивный сброс, а также высокоинтенсивным сбросом при сменах бурового раствора и в конце скважины. Всего в соответствии с проектом за период бурения 14 скважин предполагается сбросить около 15000 м3 бурового раствора. В среднем на одну скважину приходится 1070 м3 сбросов бурового раствора. В состав сбросов буровых растворов будут входить остатки цементных растворов и промывочные жидкости, что по объемам поступления в морскую среду загрязняющих веществ на несколько порядков меньше.

Полные характеристики объемов сбросов шлама и раствора приводятся в дополнении L (проект ПДС и отчет по моделированию сбросов).

Характеристика бурового раствора

Для бурения всех скважин с платформы «Моликпак» будет использоваться малотоксичный буровой раствор на водной основе, содержащий следующие типы составов (National Research Council, 1983):

утяжеляющие вещества (бариты);

гелеобразующие и суспендирующие вещества (бентонитные глины);

дефлокулянты и вещества для повышения эффективности фильтрации;

вещества для регулирования содержания ионов и уровня рН;

бактерициды и ингибиторы коррозии;

смазочные материалы и противовспенивающие присадки.

Рекомендуемые к применению добавки содержат чистые глины, утяжелители, полимеры и основные природные химреагенты, обеспечивающие поддержание требуемого показателя рН, контроль загущенности бурового раствора и его фильтрацию в пласт. Органические полимеры представляют собой простые основные полимеры, легко разлагающиеся под действием бактерий в водяном столбе и/или в осадочных отложениях донного грунта. Используемые основные химреагенты быстро нейтрализуются после их смешивания с морской водой. Таким образом, основное воздействие на морскую среду будет обусловлено нагрузками от осадочных отложений, мутностью, вызванной выбросами, а также возможным содержанием тяжелых металлов в глинах и утяжелителях для бурового раствора.

Основными компонентами буровых растворов на водной основе являются бентонитная глина и барит, имеющие низкую токсичность. Барит используется для увеличения плотности буровой жидкости с целью борьбы с проявлениями высокого давления в пласте при бурении. В зависимости от способа получения, барит содержит 70-95% сульфата бария, небольшую концентрацию кварца (2-3%), кремнистый сланец, силикаты, другие минералы, а также металлы в виде нерастворимых микроконцентраций сульфатов.

Бентонит или монтмориллонит натрия представляет собой наиболее часто применяемую в буровых растворах глину. Бентонит используется для поддержания реологических свойств раствора, необходимых для очистки долота от обломков выбуренной породы и выноса их на поверхность. Бентонит содержит такие включения, как кремний (2-5%), сланец, кальцит, слюду и полевой шпат. В бентоните также могут быть найдены микроконцентрации металлов в нерастворимой форме.

В соответствии с проектными данными определены пять типов буровых растворов, применяемых при бурении. На верхнем интервале используется морская вода. Далее используются растворы типов А, В, С, D для которых характеристики составных компонент приведены в табл. 9.6-11. Для таких веществ, как бентонит и бариты по максимально-возможным концентрациям в них микроэлементов, с учетом их растворимости в воде были определены концентрации микроэлементов в стоках.

При воздействии шлама на среду размеры частиц определяют скорости осаждения и физическое воздействие на биологические компоненты. Шлам состоит из измельченных выбуриваемых пород, в состав которых входят песчанистые отложения, глины алевролиты. Данные по фракционному составу верхних слоев обобщены по результатам обследования площадок и анализу материалов при бурении разведочных скважин в 1992 году. Характерные размеры частиц шлама распределены в интервале от 0.005 мм до 1 мм. Более подробные характеристики приведены в отчете по моделированию (дополнение L).

Пластовая вода

Добыча нефти и газа обычно сопровождается поступлением пластовой воды. Пластовая вода состоит из собственно пластовой воды (вода естественного происхождения, встречающаяся в коллекторе), воды, закачанной в пласт для поддержания давления в процессе заводнения, и/или конденсированной воды при добыче газа. Состав пластовой воды отличается высокой изменчивостью и сложностью. Основным компонентом пластовой воды является вода с содержанием небольших концентраций органических и неорганических веществ. В ней встречается растворенная и диспергированная нефть, часто отмечается высокая концентрация солей и отсутствие кислорода (E&P Forum Report № 2.62/204, January, 1994).

Результаты анализа пластовой воды, отобранной на территории ПА месторождения в ходе программы разведочного бурения, выполненной в 1992 г, приведены в табл. 9.6-12.

Отделение пластовой воды от нефти производится в гравитационном сепараторе. Затем нефть возвращается в систему технологической обработки, а вода проходит дополнительную очистку и дегазацию в отстойнике. Перед сбросом вода подвергается окончательной очистке в гидроциклоне. Среднемесячные концентрации нефти в отводимой пластовой воде не должны превышать 29 мг/л, максимальная среднесуточная концентрация не более 42 мг/л, что соответствует требованиям США к сбросу пластовых вод (инструкция управления охраны окружающей среды 40 CFR 435).

Существует два основных метода утилизации пластовой воды: закачка в пласт и сброс в море. Первый метод может быть в свою очередь разделен на закачку в пласт с целью заводнения или просто с целью отвода. В случае, если вода не используется для заводнения, для ее закачки необходимо найти приемлемый пласт-коллектор. Закачка должна осуществляться в пласты со следующими характеристиками: непригодные к использованию в качестве источника питьевой воды (в силу повышенного солесодержания) и обладающие достаточно высокой приемистостью и достаточной емкостью для поглощения закачиваемой пластовой воды в течение всего срока освоения месторождения. Последнее требование обычно означает, что коллектор должен быть неограниченным.

Не все залежи дают положительные результаты при заводнении. В случае отсутствия необходимости, закачка воды в пласт может вызвать осложнения добычи нефти. Однако, в случае необходимости заводнения, пластовая вода может быть использована в качестве одного из источников для процесса заводнения. Поскольку темп извлечения пластовой воды обычно ниже требуемого темпа закачки при заводнении, возникает необходимость использования второго источника. На морских объектах вторым источником воды обычно является море. Смеси пластовой и морской воды часто отличаются нестабильностью и редко используются на морских нефтепромыслах в силу ухудшения характеристик и повышения стоимости эксплуатации.

Второй вариант – сброс в море – требует дополнительной обработки воды с целью минимизации воздействия на окружающую природную среду. В данном проекте был выбран именно этот вариант. Его описание приведено ниже.

Сбросы пластовой воды

Проектные объемы сброса пластовой воды в 1999 году составят: 4305.6 м3/год; 23.4 м3/сутки, в 2000 году: 72680 м3/год, 395 м3/сутки. Таким образом в сутки максимального сброса пластовых вод, масса поступающей с ними в морскую среду нефти не должна превышать 16.6 кг. За год (2000 г.) масса поступающей с очищенными пластовыми водами нефти не должна превышать 2100 кг.

В число возможных воздействий, связанных со сбросом пластовой воды в море, входят изменение температуры, поглощение кислорода, поступление загрязняющих веществ и токсичность. В открытом море на достаточном расстоянии от берега изменение содержания кислорода не оказывает особого воздействия, за исключением случаев, когда шлейф сбросов достигает дна. Из дальнейшего обсуждения становится очевидно, что при использовании глубоководного сброса с предварительным смешением в клюзе обеспечивается максимальное растворение, в результате чего воздействие изменения температуры и кислородное обеднение сводятся к минимуму.

Температура пластовой воды в коллекторе достигает около 60° С. Так как плотность пластовой воды меньше плотности морской воды, то после сброса пластовой воды на уровне моря наблюдается ее поверхностное растекание. Поэтому для ускорения рассеивания пластовой воды, сброс ее будет осуществляться на глубине 5.6 м ниже уровня моря, при предварительном смешении ее в дренажной системе со стоками системы охлаждения. При сбросе на таких глубинах разбавленная пластовая вода будет перемешиваться с морской водой, что приведет к выравниванию температур пластовой и морской воды на расстоянии нескольких десятков метров от места сброса (Black, et. al., 1994). Быстрое перемешивание, являющееся результатом данного метода сброса, приводит к достижению уровня ПДК нефтепродуктов в пределах контрольного створа. Температурное воздействие на морскую воду не будет ярко выражено, учитывая высокое значение соотношения объемов морской и пластовой вод. Аналогично, содержание кислорода в морской воде более чем достаточно для того, чтобы скомпенсировать пониженную концентрацию кислорода в пластовой воде.

При предварительном моделировании шлейфа сброса пластовой воды были использованы завышенные параметры сброса 800 м3/сутки. В приложении 9-29 результаты моделирования приведены в виде изоконцентраций исходного сброса. Значение изоконцентрации, равное 1%, отмечается на расстоянии 30 м от платформы, в то время как изоконцентрация 0.1% обнаружена на расстоянии до 800 м от платформы.

Обычно концентрации тяжелых металлов в пластовой воде меняются в пределах от 100 до 2 мкг/л. Если предположить, что эти значения характерны и для пластовой воды месторождения ПА на шельфе о. Сахалин, то для соблюдения российских нормативов на тяжелые металлы требуется разбавление в соотношении 100:1. В дополнение к нормативным ограничениям содержания металлов в сбрасываемой пластовой воды возможное воздействие металлов снижается в силу того, что при перемешивании все металлы вступают в соединения с различными компонентами морской воды, таким образом предотвращая бионакопление.

Пластовая вода отличается низкой токсичностью, как было показано на основании результатов лабораторных анализов. При значениях концентрации, допускаемых на границе зоны перемешивания, сбросы пластовой воды удовлетворяют ограничениям по уровню токсичности, регламентируемым нормативами США по зал. Кука. Более того, прямой зависимости между содержанием нефти, измеренным и указанным в соответствии с требованиями международных правил, и токсичностью сбрасываемой пластовой воды не существует. Пластовая вода не представляет собой особой экологической опасности и, по-видимому, не оказывает негативного воздействия на морские организмы или человека (E&P Forum Report № 2.62/204, January, 1994). Соответственно, сброс пластовой воды не окажет заметного кратко- или долгосрочного воздействия на качество воды за пределами зоны перемешивания на расстоянии 250 м от места сброса.

Blog

Федерация Компания "Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд."