Мероприятия при ликвидации и консервации скважин

Одним из важных мероприятий, но охране окружающей среды является ликвидация и консервация скважин.

В случае невозможности продолжения бурения по геологическим, техническим (аварийные ситуации) или другим причинам осуществляется ликвидация скважин. При этом необходимость и глубина установки мостов определяется из расчета перекрытия нефтегазонасыщенных пластов, зон водонапорных комплексов или зон, содержащих токсичные компоненты. Цемент для установки цементных мостов и ведения ремонтно-изоляционных работ должен обладать коррозионной устойчивостью к агрессивным средам. Жидкость, которой заполняется ствол скважины, обрабатывается ингибитором коррозии и нейтрализатором сероводорода.

Высота цементного моста для ликвидируемых скважин, законченных или прекращенных строительством и вскрывших высоконапорные газонефтеводоносные или содержащие более 6% сероводорода горизонты, должны быть выше кровли верхнего горизонта на 100 м [10].

При ликвидации скважин, обсаженных эксплуатационной колонной, продуктивный пласт перекрывается цементным мостом по всей мощности плюс 100 м выше «кровли» пласта. В случае, когда по техническим причинам не удается изолировать друг от друга вскрытые горизонты, цементный мост устанавливается на максимально достижимой глубине, последовательно изолируя все вышележащие проницаемые пласты, не перекрытые обсадной колонной.

Цементный мост при изоляции зоны нарушения колонны (смятия, потертости, обрыва и т. д.) должен располагаться на 100 м выше и на 50 м ниже места нарушения.

После проведения изоляционно-ликвидационных работ через месяц, затем 6 месяцев и далее с периодичностью не реже одного раза в год осуществляется проверка состояния устья скважины, фиксируется отсутствие давления в затрубном и межколонном пространстве, осуществляется контроль воздуха.

Консервации подлежат скважины, эксплуатация которых будет начата не позже чем через год после окончания испытаний. При консервации скважин с коэффициентом аномальности пластового давления более 1,3 высота цементного моста должна быть не менее 100 м над интервалом перфорации.

В скважинах, вскрывших сероводородсодержащие пласты, но не оснащенных подземным оборудованием, порядок консервации включает дополнительные требования; вскрытый интервал продуктивной толщи должен быть заполнен жидкостью, исключающей уход раствора в пласт и обладающей высокой поглотительной способностью к сероводороду.

Над интервалом перфорации устанавливается отсекающий мост высотой не менее 100 м, выполненный из сероводородостойкого безусадочного цемента, либо съемное неразбуриваемое пакерующее устройство, согласованное с местными органами Госгортехнадзора.

Скважины, находящиеся в консервации, обследуются не реже одного раза в квартал с целью оценки их технического и экологического состояния.

Все технологические скважины для подземного выщелачивания, кроме оставленного для длительного наблюдения, должны быть ликвидированы [46, 52].

Ликвидационное тампонирование этих скважин производится для:

• — предотвращения загрязнения водоносных горизонтов раствором продуктивного пласта, если продуктивный горизонт обладает большим напором;
• — устранения циркуляции подземных вод по стволу скважины при извлечении обсадных труб;
• — разобщения и изоляции водоносных пластов с разным химическим составом.

К выбору тампонажного материала предъявляются определенные требования, основными из которых являются следующие: устойчивость тампонажных материалов к агрессивным растворам, находящимся в продуктивном пласте или смежных водоносных горизонтах; надежное сцепление тампонажных растворов с горными породами стенок скважин или материалом труб обсадных или эксплуатационных колонн в случае, если они остаются в скважине; устойчивость физико-механических свойств тампонажных материалов в течение длительного времени; тампонажный раствор не должен разбавляться пластовой водой или скважинной жидкостью.

В качестве тампонажных материалов применяются цементные, гельцементные, суглинисто-цементные, суглинисто-песчано-цементные растворы и глинистые растворы с различными химическими добавками.

Выбор тампонажных материалов и схемы ликвидационного тампонирования зависят от применяемого способа добычи полезных ископаемых, типа скважин, их конструкций, горно-геологических и гидрогеологических условий отработки месторождений.

В скважинах, вскрывших зоны поглощений и водогазопроявлений, проводят специальное тампонирование, которое заключается в полном или частичном заполнении ствола тампонажной смесью или в установке цементных мостов.

Ликвидационное тампонирование технологических скважин, в геологическом разрезе которых имеется несколько водоносных или проницаемых горизонтов, а водоупоры имеют небольшую мощность, осуществляют путем заполнения всего ствола скважины цементным раствором, а устьевую часть скважины на глубину 1—3 м заполняют поверхностным грунтом (рис. 5.16, а).

Частичное тампонирование скважин производят тогда, когда в разрезе имеется несколько водоносных горизонтов с расположенными между ними водоупорами значительной мощности. В этом случае осуществляют тампонаж водоносных горизонтов с таким расчетом, чтобы верхняя и нижняя границы тампонажного стакана находились соответственно в зоне кровли и подошвы водоупора на 10—20 м. Остальную часть скважины заполняют сыпучим материалом или заливают глинистым растворов (рис. 5.16, в).

В том случае, когда продуктивный горизонт обладает большим напором и возможен самоизлив технологических растворов на поверхность, наиболее эффективной будет схема ликвидационного тампонирования, показанная на рис. 5.16, в. Ствол скважины в зоне продуктивного горизонта заполняют доломитовой крошкой, гравием или щебнем, выше устанавливают мост из глины или цемента, а остальную часть скважины заполняют сыпучим материалом или заливают густым глинистым раствором. Наличие доломитовой крошки в зоне продуктивного пласта способствует нейтрализации кислых растворов.

В скважинах с мощностью продуктивной толщи более 20—25 м перед подачей тампонажного раствора целесообразно произвести обрушение ствола скважины в зоне продуктивного горизонта, например свабированием, после чего остальную часть скважины заполнить тампонажной смесью (рис. 5.16, г).

Для ликвидационного тампонирования скважин различного целевого назначения часто используют отверждаемый глинистый раствор (ОГР), который является более устойчивой системой, нежели тампонажные смеси на основе минеральных вяжущих, в условиях агрессии подземных вод в присутствии солей Na₂S0₄, MgCl₂, MgS0₄, CaS0₄ и др. Агрессивное воздействие таких солей на минеральные вяжущие будет приводить к их выщелачиванию с потерей прочностных и герметизирующих свойств. При использовании ОГР присутствие полимерных добавок способствует созданию нолимер-минерального камня с хорошими гидроизолирующими свойствами, а также защите затвердевшей.

Рис. 5.16. Схемы ликвидационного тампонирования технологических скважин:

а — полное тампонирование; б — частичное тампонирование; в — засыпка зоны продуктивного пласта доломитовой крошкой или гравием; г — с обрушением ствола скважины в зоне продуктивного горизонта: 1 — ствол скважины;

• 2 — водоносные горизонты; 3 — цементный раствор;
• 4 — сыпучий материал; 5 — мост из глины или цемента;
• 6 — доломитовая крошка или гравий; 7 — глинистый раствор или тампонажная смесь; 8 — воронка обрушения

глино-цементной структуры от агрессивного воздействия солей [52].

Особое внимание уделяется ликвидационному тампонированию скважин, вскрывавших водоносные горизонты.

Так, если в скважине небольшой глубины присутствует горизонт с малым водопритоком, то такая скважина может тампонироваться глиной на всю глубину. Из глины, содержащей до 6% песка, изготавливаются шарики, которые после просушки забрасываются в скважину через устье после 1 — 1,5 м укладки по стволу.

Скважины с большим водопритоком и самоизливающиеся с напором до 1,5 м ликвидируются по следующей схеме:

• — в пределах водоносного горизонта ствол заполняется промытым песком или гравием;
• — в подошве и кровле геологического объекта устанавливаются цементные мосты с гидроизолирующей глиняной перемычкой из шариков в пределах мощности водоупоров;
• — до устья скважина заполняется густым отработанным глинистым раствором с вводом наполнителей: шлама, песка, местных глин и т. п.;
• — если ликвидируемая скважина находится вблизи водозаборных, то эту скважину и тампонажные материалы необходимо подвергать обработке раствором хлорной извести с содержанием активного хлора 75—100 мг на 1 л воды.

Мероприятия при рекультивации земель и подземных вод.

После окончания бурения скважины должна быть проведена техническая и биологическая рекультивация [7, 10].

Техническая рекультивация включает в себя подготовку освобождающейся от буровых работ территории для дальнейшего землепользования:

• — сырая нефть вывозится для дальнейшего использования или сжигания;
• — остатки дизельного топлива и моторного масла сжигаются;
• — отработанный глинистый раствор вывозится для дальнейшего использования на других скважинах и регенерируется;
• — оборудование и железобетонное покрытие демонтируются и вывозятся;
• — перекрытия амбаров для сброса шлама и нефти засыпаются слоем грунта не менее 0,6 м;

• — земельные отводы, нарушенные производственной деятельностью, покрываются почвенным слоем и дерном;
• — откосы в горных местностях укрепляются битумными эмульсиями, силикатными слоями и засыпаются привозным грунтом слоем не менее 0,1 м.

В настоящее время для рекультивации добычных полигонов подземного выщелачивания (ПВ) разрабатывают и внедряют два способа [52].

По первому (основному) способу предусматривается до начала работ снятие слоя почвы мощностью до 0,5 м и вывоз этого грунта за пределы участка. Загрязненный в процессе отработки блока грунт нейтрализуют известью, а затем удаляют для захоронения в специальных траншеях. После завершения отработки блока ранее снятый грунт возвращают на прежнее место.

Второй способ рекультивации поверхности основан на применении электросорбциоиной технологии. Применительно к условиям очистки поверхности в пределах участка рекультивации проводится промывка пород (одного или нескольких поровых объемов очищаемых грунтов) с наложением электрического поля. При этом одну группу электродов располагают в приповерхностном слое (анод), вторую — в толще глинистого водоупора (катод).

Способы рекультивации подземных вод могут быть разделены на две основные группы.

Первая объединяет способы непосредственной очистки, вторая предусматривает их рекультивацию с использованием механизма самоочищения подземных вод.

Непосредственная очистка предварительно откаченных на поверхность растворов заключается в реагентном осаждении токсичных веществ и связана с сооружением специальных установок.

Широкое распространение получила промывка пластовыми водами отработанных блоков с использованием остаточных растворов после доукрепления и извлечения из них растворенного урана на новых подготовленных к эксплуатации блоках.

Для достижения исходного химического состава подземных вод требуется извлечение на поверхность 5—10 поровых объемов жидкости из отработанных блоков. При этом происходит восполнение откаченного объема подтягиванием с соседних участков подземных вод естественного состава. Анализ теоретических предпосылок способа промывки и фактических данных его использования позволяет принять его в комплексе с другими и рекомендовать для предварительного снижения общей минерализации вод в пределах отработанных блоков.

Биологический этап рекультивации земель на участках для сельскохозяйственного использования осуществляется после полного завершения технического этапа и включает комплекс агротехнических фитомелиоративных мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель (внесение удобрений, известкование, посев сельскохозяйственных культур и др.). Необходимость восстановления плодородия нарушенных земель определяется комиссией по приемке-передаче рекультивируемых земель. Этот этап выполняется землепользователями, которым передаются (возвращаются) рекультивируемые земли с целью вовлечения их в хозяйственный оборот за счет средств организаций, проводивших на этих землях работы, связанные с нарушением почвенного покрова.

Эколого-экономическая оценка природоохранных мероприятий и ущерба от техногенного воздействия строительства скважин на окружающую природную среду производится с учетом установленных лимитов на природопользование и платежей за используемые природные ресурсы и загрязнение окружающей среды. За загрязнение природной среды, превышение содержания различных поллютантов в природных средах по сравнению с фоновым состоянием или сверх ПДК, превышение лимитов выбросов, сбросов и размещение отходов предприятия, организации, объединения подвергаются штрафным санкциям в соответствии с постановлением Правительства РФ и др.

Ущерб от загрязнения атмосферного воздуха в результате аварии определяется исходя из массы загрязняющих веществ, рассеивающихся в атмосфере. Масса загрязняющих веществ определяется аналитическим или экспертным способом, или рассчитывается как сверхлимитный выброс с применением специальных повышающих коэффициентов.

Ущерб от загрязнения водного объекта в результате аварии определяется суммацией ущерба от изменения качества воды в водоеме и размера потерь, связанных со снижением его биопродуктивности, или (временно) как сверхлимитный сброс с применением специальных повышающих коэффициентов.

При производственном загрязнении земель (выбросами, сбросами), при нарушении технологий, загрязнении земель при авариях, залповых выбросах и сбросах, при захламлении (загрязнении) земель несанкционированными свалками определяется ущерб от загрязнения на основе данных обследований земель, лабораторных анализов и данных об объеме (массе) отходов и степени их опасности. Размеры ущерба от загрязнения земель определяются исходя из затрат на проведение полного объема работ по их очистке.

Расчет экологических затрат, содержащих ориентировочную прогнозную стоимостную оценку риска-ущерба от аварийных ситуаций, позволит принять не только технические и технологические оптимальные решения при строительстве скважин, но и может быть одним из основных контролируемых параметров при экологическом страховании.