Реинъекция отходов бурения в скважины

Переработка буровых отходов — это процесс, важный не только с экологической точки зрения, но и с технологической. Рассмотрим несколько инновационных методов и технологий, используемых для эффективной обработки буровых отходов [1].

Существует несколько технологий повторного использования буровых отходов, которые могут быть применены для уменьшения вреда для окружающей среды и экономии ресурсов. Некоторые из таких технологий включают:

1. Рециклинг буровых отходов: буровые отходы могут быть переработаны и использованы для производства новых материалов или коммерческих продуктов, таких как кирпичи, асфальт или цемент [2].
2. Подземное внедрение: буровые отходы могут быть закопаны в под-земные разрезы или подземные скважины, где они не будут наносить ущерб окружающей среде.
3. Использование для строительства дорог: буровые отходы могут быть использованы в качестве агрегата для строительства дорог и других инфраструктурных объектов.
4. Обработка и утилизация: буровые отходы могут быть обработаны с использованием специальных технологий для уменьшения их вредных воз-действий на окружающую среду, а затем утилизированы безопасным образом [3].
5. Реинъекция в скважины: буровые отходы могут быть реинжектиро-ваны в скважины с целью уменьшения давления и увеличения добычи нефти или газа.

Технология обратной закачки состоит из нескольких взаимосвязанных процессов. Полный цикл при проведении процесса включает в себя следующие основные этапы, описанные ниже:

• геологическое изучение района работ;
• построение геомеханической модели объектов закачки;
• лабораторные исследования и подбор реологии шламовой пульпы;
• дизайн поглощающей скважины;
• расчёт технологических параметров;
• дизайн и изготовление оборудования;
• запуск проекта по закачке;
• организация мониторинга закачки;
• обновление существующей геомеханической модели по фактичек-ским данным закачки.

Для закачки отходов используется поглощающая скважина, пример общей схемы конструкции, которой представлен на рис. 1. В скважине выбираются несколько геологических объектов, в которых размещаются отходы [4].

Технология обратной закачки особенно актуальна для российских проектов, где в силу климатических условий и сложности производственных процессов существует необходимость утилизации отходов бурения непосредственно на месте.

Выбор геологических объектов производится на основании построенной геомеханической модели закачки. Геомеханическая модель обобщает характеристики пласта и механические свойства пород потенциальных зон под закачку и залегающих выше барьерных зон. Для вы-бранных под закачку пластов-объектов была строится модель гидравлической трещины и проводится оценка вместимости и герметичности зон, достаточных для локализации закачиваемых потоков отходов в определённой геологической структуре. Также проводится оценка технологических параметров, рассчитываются оптимальные режимы закачки [5].

В поглощающую скважину закачивается широкий спектр буровых и технологических отходов, которые представляют собой как жидкости на водной и нефтяной основе, так и твёрдые частицы из выбуренного шлама.

Ниже представлен список типов отходов, которые закачиваются в поглощающую скважину в процессе проведения работ [6]:

• шламовая пульпа на нефтяной и водной основе;
• отработанные буровые растворы на нефтяной и водной основе;
• отходы после цементирования скважин (цементная пульпа);
• буровые сточные воды и дренажная вода;
• жидкости заканчивания скважин;
• жидкости консервации;
• различные технологические жидкости;
• специализированные вязкие пачки;
• промывочная жидкость (используется в основном для промывки скважины).

Так как закачиваемые отходы имеют разные реологические свойства и содержат твёрдые частицы, а также содержат в своём составе углеводороды, то закачиваемые отходы предварительно тестируются в лабораторных условиях. Основным компонентом закачки бурового шлама является шламовая пульпа, которая позволяет производить закачку твёрдой фазы в поглощающую скважину. Контроль качества пульпы проводится в процессе закачки на месте проведения работ, где в полевых условиях тестируется реология каждой закачанной пачки на соответствие технологическим параметрам, полученным в лабораторных условиях. Перед проведением работ в лабораторных условиях подбирается необходимая реология шламовой пульпы на основе фактических образцов жидкости и шлама с месторождения.

Процесс закачки вызывает местное увеличение напряжения в пласте из-за открытия гидравлической трещины и уплотнения окружающей горной породы. Во время операций значительные объёмы твёрдой фазы размещаются в трещине, что вызывает увеличение локального напряжения в объекте и непосредственно влияет на дальнейшее распространение гидравлической трещины и конечную ёмкость объекта закачки. Поэтому в процессе проведения закачки проводится ежедневный мониторинг параметров с детальным анализом давления и регулярной корректировкой модели закачки, который позволяет своевременно реагировать и устранять риски, а также проводить оптимизацию самого процесса.

Использование технологии утилизации буровых отходов с выбуренных скважин позволяет убрать непроизводительное время по причине накопления бурового шлама на объекте работ.

Контролируемый процесс размещения отходов позволяет исключить любые риски и разместить максимально возможное количество отходов в объекте закачки.

Процесс является экономически эффективным, так как все накопленные отходы размещаются в пласте без остатка на поверхности и у заказчика отсутствуют будущие экологические обязательства перед контролирующими органами [7].

В целом, реинъекция буровых отходов в скважины представляет собой современный и перспективный подход к обращению с отходами в нефтяной промышленности. Этот метод демонстрирует высокую эффективность, позволяет сэкономить ресурсы, снизить негативное воздействие на окружающую среду и обеспечить стабильность производства нефти и газа. Развитие и внедрение реинъекции отходов в практику добычи углеводородов является ключевым фактором устойчивого развития отрасли и обеспечения экологической безопасности.

Список источников

1. ГОСТ Р 52368-2005. Технологический процесс обратной закачки буровых отходов в скважины. Общие требования.
2. Зюзина Е.В., Королева Н.А. Эффективность использования технологии об-ратной закачки отходов бурения в скважину // Проблемы нефтегазового комплекса. 2018. № 4. С. 78-85.
3. Карасик Н.М. Обратная закачка отходов бурения в скважину как экологически безопасная технология очистки недр // Экология и промышленность. 2016. № 2. С. 30-38.
4. Николаев И.Г., Орлова А.С. Применение технологии обратной закачки от-ходов бурения в скважину для устранения загрязнений породы // Геология и нефтегазоносность. 2019. Т. 10, № 1. С. 112-119.
5. Петров В.С., Смирнова Е.Д. Сравнительный анализ эффективности технологий обратной закачки отходов бурения в скважину // Опыт мировых нефтедобывающих компаний. 2015. № 5. С. 64-72.
6. Шилов А.И., Богданова Е.В. Интегрированная система управления процессами обратной закачки отходов бурения в скважину // Инновации в геологии и горнодобыче. 2019. № 2. С. 18-26.
7. Технология обратной закачки отходов бурения в поглощающую скважину как наиболее экологически эффективный способ утилизации отходов [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.akros-llc.com/innovation/projects/tekhnologiiya-obratnoy-zakachki-otkhodov-bureniya-v-pogloshchayushchuyu-skvazhinu-kak-naibolee-ekolo. (дата обращения: 18.05.2024).

Авторы: Е.В. Карельская, А.В. Хорохордина. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск