Для бурения скважин применяются растворы на водной и углеводородной основах. Подавляющее большинство (более 95%) используемых при бурении растворов составляют растворы на водной основе, химически обработанные, с добавками нефти (нефтеэмульсионные).

В связи с тем, что нефть является устойчивым загрязнителем окружающей среды, ее применение как основного компонента бурового раствора в последнее время ограничено.

Все химические добавки подразделяется на два класса:

1. неорганические реагенты;
2. органические соединения.

Буровые растворы, насыщенные химическими реагентами, являются для окружающей среды загрязняющими или токсичными продуктами длительного действия.

Для большинства веществ, входящих в состав буровых растворов, необходимая кратность разбавления свежей водой достигает 2000. Попадание их в водоемы, грунтовые воды даже в небольших количествах представляет серьезную экологическую опасность.

Значительный ущерб буровыми растворами водным объектам наносится и при бурении, и при ремонтных работах на скважинах. Засыпка земляных амбаров с раствором и шламом после окончания бурения скважин не оправдана как природоохранное мероприятие в связи с тиксотропностью буровых растворов. Земляные амбары после их засыпки в течение нескольких лет не затвердевают, и этот участок земли длительно время является источником загрязнения почвы и водных ресурсов.

Особенно опасно загрязнение водоемов и подрусловых вод в районах Крайнего Севера, где микробиологическая деятельность подавляется действием низких температур. Эти районы наиболее подвержены нарушению естественной экологической обстановки в связи с торможением процессов окисления и испарения, замедлением восстановления природной среды.

Влияние производственных процессов геологоразведочных работ на малые водотоки наблюдается в зоне от 5 до 10 км.

Буровые сточные воды представляют собой устойчивые многокомпонентные суспензии, содержащие минеральные и органические примеси, нефть и нефтепродукты.

Физико-химический состав буровых сточных вод изменяется в широких пределах (табл. 6.3).

Таблица 6.3

Физико-химический состав буровых сточных вод

Буровые сточные воды сильно загрязнены диспергированной глиной, нефтью, смазочными маслами, поверхностно-активными веществами, выбуренной породой, солями и т.д. Непостоянство состава стоков создает трудности при их очистке.

До последнего времени, кроме отстоя в амбарах, буровые сточные воды не подвергались никакой очистке. Большое количество сточных вод, содержащих токсичные реагенты, выбуренную породу, масла, нефть и т.д. фильтруется вблизи буровых в подземные воды через зону аэрации. На буровые сточные воды приходится наибольший объем отходов бурения.

В ходе бурения на территории буровых (особенно при кустовом бурении) в земляных амбарах скапливается значительное количество буровых сточных вод (до нескольких тыс. м³), при этом в сточных водах амбаров установлено высокое содержание нефтепродуктов (80 мг/л).

Часто из-за плохого обвалования не обеспечивается должная герметичность котлованов-отстойников, в результате чего неочищенный раствор попадает на территорию кустовых площадок, в овраги и поверхностные водоемы. В паводковый период уровень в котловане повышается, и в результате переполнения и отсутствия прочной обваловки загрязненная нефтесодержащая сточная вода растекается по территории и по уклону местности попадает в водоемы.

Наиболее высокое загрязнение водных объектов происходит при бурении разведочных скважин. Если при бурении эксплуатационных, поглощающих и других скважин имеется возможность использования металлических емкостей, имеющихся нефте- и водоводов, то при разведочном бурении для утилизации сточных вод (содержащих нефтепродукты, ПАВ и буровой шлам) приходится пользоваться неэкранированными земляными амбарами и котлованами. Присутствие химреагентов в утилизируемой сточной воде еще более увеличивает опасность загрязнения поверхностных водоемов и подземных вод.

На многих территориях европейского Севера, где проводилось поисково-разведочное бурение, брошенные буровые амбары напоминают о проводимых работах. Котлованы являются вторичными источниками загрязнения. Загрязняющие вещества в виде природных углеводородов, добавок к буровому раствору, химреагентов оседают и скапливаются на дне и стенках амбаров и затем путем инфильтрации и перетока через промоины обваловки попадают в подземные и поверхностные воды.

Воздействие бурового шлама

Буровой шлам, как и буровые растворы и буровые сточные воды, представляет опасность для водной среды.

Нефть, вводимая в раствор до 40-45% от его объема, под действием эмульгаторов равномерно распределяется в объеме глинистого раствора и сохраняется в нем в виде глобул, затем адсорбируется на стенках скважин и частицах бурового шлама.

Вместе со шламом сбрасывается до 2-4 м³ и более нефти на 1000 м проходки. Буровой шлам вместе с выбуренной породой и нефтью включает в себя все химические соединения, используемые для приготовления буровых растворов. Количество глины в шламе составляет от 30 до 90%, утяжелителя — 10-30%.

При попадании выбуренного шлама в водоемы повышается мутность воды, что ухудшает водную среду обитания. Предельные концентрации бурового шлама в водной среде изменяются от 0,8 до 1,25 г/дм³, а безвредные концентрации для рыбохозяйственных объектов составляют 0,4-0,45 дм³. Токсичные вещества, адсорбированные на частицах бурового шлама, обмываются в водной среде, накапливаясь и растворяясь в ней.

Воздействие минерализованных пластовых вод

В пластовых водах растворены различные соли (хлориды, бикарбонаты натрия, кальция, магния, реже карбонаты и сульфаты). Содержание в этих водах минеральных веществ колеблется в широких пределах. Растворенные в пластовой воде хлористые соли при повышенной температуре гидролизуются с выделением соляной кислоты.

Пластовые высокоминерализованные воды негативно воздействуют как на водную среду (повышают минерализацию поверхностных и подземных вод, что негативно сказывается на обитателях водоемов и водотоков и качестве воды), так и на сооружения (разбавленные соли легко реагируют с железом, вызывая коррозию, особенно опасное развитие этот процесс получает при переработке сернистых нефтей, так как при этом сероводород и соляная кислота действуют на металл совместно). Чувствительность гидробионтов к солевым примесям сильно зависит от температуры воды, заметно возрастая с повышением последней (табл. 6.4).

Таблица 6.4

Концентрация солей, безвредных для наиболее чувствительных гидробионтов

Воздействие сточных вод нефтепромыслов

Сточные воды нефтепромыслов подразделяются на:

1. пластовые;
2. подтоварные;
3. промывочные воды резервуаров;
4. атмосферные;
5. производственные сточные;
6. хозяйственно-бытовые стоки;
7. осадки, образующиеся в резервуарах и очистных сооружениях.

В состав пластовых входят воды, добываемые совместно с нефтью, отделяемые от нее на центральных пунктах сбора и подготовки нефти, где сбрасывается основной объем пластовых вод. В общем объеме сточных вод пластовые воды составляют 82-84%, по мере увеличения срока эксплуатации месторождения их объем непрерывно растет.

Пластовые воды высокоминерализованы, при закачке пресных вод в нефтяные пласты минерализация их снижается. Помимо минеральных солей пластовые воды содержат нефть, песок, глинистые частицы, в некоторых случаях значительные количества двухвалентного железа, сероводорода или углекислого газа. В процессе обезвоживания и обессоливания нефти в пластовую воду из водонефтяной эмульсии переходит значительная часть используемых деэмульгаторов.

Подтоварные воды — стоки, образующиеся при обводнении нефтепродуктов и нефти за счет влаги, поступающей в резервуар из воздуха через дыхательный клапан. Эти стоки сбрасываются при дренаже резервуаров.

Промывочные воды образуются при зачистке и промывке резервуаров.

Атмосферные воды скапливаются в пределах обвалованных территорий производственных площадок, резервуарных парков в период дождей и таяния снега. В зависимости от природно-климатических условий месторождений составляют до 1.5% от объема сточных вод.

Производственные сточные воды поступают от насосных станций, лабораторий, котельных, гаражей и т.д. в виде утечки загрязненной воды и нефтепродуктов из технологического оборудования. Осадки в резервуарных и очистных сооружениях образуются в результате отложения тяжелых фракций нефти, смол и всевозможных примесей, насыщенных нефтью и нефтепродуктами, а также твердых минеральных примесей. Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются от объектов хозяйственного назначения: столовых, душевых, прачечных.

Усредненный состав загрязнений сточных вод нефтепромыслов от основных объектов их формирования представлен в табл. 6.5 Поскольку сточные воды нефтепромыслов содержат в своем составе практически все основные загрязнители, перечисленные выше, то их воздействие на водную среду будет отличаться комплексностью, суммарным влиянием.

Химический состав сточных вод нефтепромыслов

Далее:

Методы очистки буровых сточных вод