§ 3. Охрана недр при разработке залежей углеводородов

При разработке месторождений полезных ископаемых для выполнения требований охраны недр необ­ходимо следующее:

• применение наиболее рациональных и эффективных ме­тодов добычи основных и совместно с ними залегающих по­лезных ископаемых и извлечения содержащихся в них ком­понентов, имеющих промышленное значение; недопущение сверхнормативных потерь, а также выборочной отработки богатых и легкодоступных участков месторождений, приводящей к необоснованным потерям балансовых запасов;

• осуществление доразведки месторождений и иных геоло­гических работ, проведение маркшейдерских работ и ведение необходимой, предусмотренной правилами геолого-техничес­кой документации;

• учет состояния, движения запасов и потерь полезных ис­копаемых;

• недопущение порчи разрабатываемых и рядом располо­женных месторождений полезных ископаемых, а также со­хранение полезных ископаемых, консервируемых в недрах;

• сохранение и учет попутно добываемых, но временно не используемых полезных ископаемых, а также отходов про­изводства, содержащих полезные ископаемые.

Вредные явления, отрицательно сказывающиеся на уровне использования запасов нефти и газа, условиях пользования недрами, а также на общем физико-химическом состоянии недр при разработке залежей УВ, возникают вследствие низ­кой адекватности структур технической и геологической компонент геолого-технического комплекса (ГТК); дефицита информации о строении залежей и их свойствах; организа­ции разработки залежей или их частей, приводящей к вред­ному воздействию на другие залежи или соседние части тех же залежей; выбора режимов эксплуатации скважин и зале­жей, не соответствующих геологическим условиям залегания и фазовому состоянию УВ в недрах; эксплуатации неисправ­ных скважин (с неисправным цементным кольцом, негерме­тичной колонной и т.п.); сброса промысловых сточных вод в поглощающие горизонты, не отвечающие требованиям, предъявляемым к таким горизонтам; отставания строительст­ва промысловых сооружений и коммуникаций; отсутствия технологий и предприятий для комплексного использования всех полезных компонентов, добываемых вместе с нефтью и газом.

Адекватность структур технической и геологической ком­понент ГТК должна обеспечиваться проектами и схемами разработки. Практическая реализация этого, как и всех дру­гих требований охраны недр, базируется на результатах де­тального геолого-промыслового анализа данных разведки и подсчета запасов, а для разрабатываемых залежей - на ре­зультатах анализа разработки. Прежде всего, здесь необхо­дим определенный объем информации соответствующего ка­чества. Только на такой основе возможно создание моделей процесса разработки, достаточно полно учитывающих реаль­ные условия, позволяющих выявлять текущее и прогнозиро­вать будущее состояние залежи и извлечение запасов из недр. Особенно это важно при проектировании применения новых методов повышения нефтеотдачи, связанных с использовани­ем чуждых недрам химических веществ и физических воз­действий. Поэтому применение описанных в учебнике мето­дов изучения свойств и структуры залежей, их геометриза­ции, определения различных параметров и оценки их точно­сти, современных способов накопления и обработки боль­ших объемов информации, методов анализа разработки, ее контроля и регулирования, другими словами, всего методоло­гического и методического арсенала нефтегазопромысловой геологии, должно обеспечивать выполнение задач рациональ­ной разработки залежей нефти и газа и связанных с ней во­просов охраны недр.

Чтобы не нанести ущерба другим залежам, эксплуатаци­онные объекты следует разбуривать при условии соблюдения всех необходимых для этого мер. Должны быть предусмот­рены мероприятия, предотвращающие нефтяные или газовые выбросы, открытые фонтаны, глинизацию верхних пластов и обеспечивающие сохранение естественной проницаемости последних.

При разработке эксплуатационных объектов, состоящих из нескольких сообщающихся пластов, возможны межплас­товые перетоки нефти, газа или воды. Для предотвращения этих явлений, осложняющих разработку и затрудняющих контроль за выработкой отдельных пластов, необходимо на возможно более ранней стадии разработки выявлять участки слияния пластов, оценивать масштабы перетоков и устанав­ливать такие режимы разработки смежных пластов, которые исключали бы перетоки или сводили их к минимуму. Необ­ходим постоянный контроль за изменением пластового дав­ления, дебитов скважин, обводнения их продукции в зоне связи пластов с целью своевременного установления перето­ков и их интенсивности.

Иногда в пластах с хорошей гидродинамической характе­ристикой интенсивная разработка одних залежей оказывает влияние на соседние залежи, еще не введенные в разработку. При этом наблюдаются явление смещения неразрабатывае­мых залежей в сторону эксплуатируемых, а иногда и перето­ки нефти или газа из одних залежей в другие. Это нарушает сохранность залежей и приводит к потерям нефти.

При разработке газонефтяных залежей отбор газа из га­зовой шапки может привести к снижению в ней давления, в результате чего газонефтяной контакт продвинется в газовую залежь, породы пропитаются нефтью, которая будет безвозвратно потерянной.

Для предотвращения указанных выше явлений, наносящих вред недрам и приводящих к потерям нефти и газа, необхо­димы постоянный контроль за гидродинамической обстанов­кой в районе разрабатываемых залежей и на самих залежах, и в отдельных случаях - применение специальных мероприя­тий вплоть до создания искусственных барьеров на путях фильтрации нефти или газа. Добыча газа из газовой шапки без применения барьерного заводнения допускается при ус­ловии, что давление в ней в процессе всего периода эксплуа­тации не будет падать ниже давления в нефтяной части. На эксплуатируемых месторождениях необходимо вести учет добычи нефти и газа из каждого пласта, группы пластов, от­дельных скважин для контроля за степенью использования извлекаемых запасов или за достигнутым значением коэффициента текущей нефтегазоотдачи. На каждый пласт (а где необходимо - на группу пластов) необходимо иметь систему контрольных скважин, расположенных в различающихся по продуктивности частях залежи. Данные учета добычи и ре­зультатов контрольных наблюдений должны служить основой для корректировки и распределения добычи нефти между пластами, частями залежей, скважинами и т.д.

Если условия эксплуатации залежей не соответствуют фа­зовым состояниям УВ, то в залежах при изменении началь­ных пластовых условий (снижение давления, температуры) могут происходить такие явления, как выделение газа, растворенного в нефти; выпадение конденсата из газа, парафина из нефти; выпадение солей при взаимодействии закачиваемой и пластовой воды; бактериальное заражение залежи и т.п. В таких случаях системы разработки должны учитывать реаль­ную геолого-физическую обстановку и предусматривать ме­роприятия, которые должны исключить или снижать до бе­зопасного уровня последствия указанных выше явлений. Специальный контроль за ходом разработки позволит при­нять своевременные меры по ликвидации или локализации начинающихся нежелательных процессов.

При разработке залежей в карбонатных отложениях сле­дует проявлять осторожность при применении солянокислотных обработок пласта. Во избежание образования путей для ускоренного подъема подошвенных вод и обводнения сква­жин нельзя закачивать кислоту в зоны, близкие к ВНК.

При разработке месторождений, расположенных в райо­нах распространения многолетнемерзлых пород, необходимо изучать распределение этих пород по разрезу и площади, температуру, льдистость (относительное содержание льда в объеме породы) и другие характеристики, чтобы не допус­кать нарушения естественного режима недр, а также качест­венно выполнять другие правила и нормы ведения работ в районах распространения многолетней мерзлоты.

При проведении мероприятий по повышению производи­тельности добывающих нефтяных скважин путем воздейст­вия на призабойную зону пласта должна быть гарантирована сохранность колонны обсадных труб и цементного кольца выше и ниже продуктивного пласта. Нельзя проводить такие мероприятия в скважинах с нарушенным цементным кольцом.

Отставание строительства промысловых сооружений и коммуникаций влечет за собой ряд отрицательных послед­ствий, которые могут принести вред недрам. Отставание строительства установок промысловой подготовки нефти требует преждевременного отключения обводняющихся скважин, интенсивной эксплуатации наиболее богатых цент­ральных частей залежей для компенсации потерь в добыче, что приводит к повышенным потерям нефти и газа в недрах.

Отставание строительства систем заводнения приводит к отрицательному балансу между отбором и закачкой, к поте­рям пластовой энергии из-за снижения пластового давления и проявлению нежелательных процессов выделения в пласте газа, выпадения парафина, конденсата, которые безвозвратно теряются.

Отставание строительства нефтегазосборных сетей влечет за собой вынужденную консервацию одних скважин и экс­плуатацию с нарушением технологического режима других, что приводит к общему нарушению проектного порядка и темпов отработки залежей.

Таким образом, борьба за своевременную реализацию планов и проектов промыслового обустройства - важное ме­роприятие по охране недр.

Отсутствие необходимых технологий, предприятий или сооружений для комплексного освоения месторождений так­же приводит к существенным потерям УВ и полезных ком­понентов, сопутствующих им.

Так, если на нефтепромысле нет специальной сети соору­жений для сбора попутного газа, трубопровода для подач его на бытовые или производственные нужды, газобензинового завода для его переработки, то добываемый вместе с нефтью газ вынужденно сжигается в факелах, что приводит к его по­терям, вредному воздействию на почву и растительность и загрязнению атмосферы.

Отсутствие технологий для извлечения серы из природного газа служит причиной длительной консервации залежей газа с повышенным содержанием серы. По этой же причине такое ценное полезное ископаемое, как сопутствующий газу гелий, сжигается вместе с попутным углеводородным газом.

Для предотвращения таких потерь необходимы соответст­вующие мероприятия, направленные на комплексное освое­ние месторождений УВ. Примером перехода к комплексному освоению может служит Оренбургское газовое месторожде­ние, где извлекают из газа серу, меркаптаны и гелий. Во мно­гих районах полностью утилизируется попутный газ.

Проблема использования сточных вод нефтепромыслов - одна из важнейших при решении вопросов охраны недр и окружающей среды. При современной технологии разработ­ки нефтяных месторождений, неотъемлемым элементом ко­торой является поддержание пластового давления путем за­качки в пласт воды, объемы закачки достигают огромных величин и имеют тенденцию к возрастанию.

Соответственно количеству потребляемой воды растет и количество сточных вод, получаемых и добываемых на неф­тепромыслах.

Эти моря сточной воды нужно куда-то девать. Вместе с тем, как известно, в стоках нефтяных промыслов содержатся в значительных количествах загрязняющие вещества: нефть, нефтепродукты, конденсат, растворимые соли и такие ток­сичные ПАВ, как дисолван, диэтиленгликоль и др.

Для охраны недр и подземных пресных вод от загрязне­ния наиболее рационально сточные воды нефтепромыслов закачивать в нефтегазоносные пласты для поддержания плас­тового давления.

Закачка сточных вод в нефтегазоносные пласты более эффективна, чем закачка пресных, так как эти воды ближе по составу к пластовым, находятся в физико-химическом, термодинамическом и биологическом равновесии с продук­тивными пластами и насыщающими их пластовыми флюида­ми, характеризуются высокой минерализацией, вязкостью, наличием поверхностно-активных веществ, что обусловливает улучшение их нефтевытесняющих свойств. Таким образом, использование сточных вод для заводнения позволяет решать минимум три задачи охраны недр: повышать коэффициент нефтеотдачи, менее грубо вмешиваться в экологическую об­становку недр и экономить пресную воду, ограждая ее от за­грязнения и сокращая использование на технологические нужды.

Другим способом избавления от сточных вод промыслов служит сброс их в поглощающие горизонты. Это мероприя­тие для недр также не всегда бывает нейтральным. Поэтому сброс сточных вод в поглощающие горизонты допускается лишь в определенных гидрогеологических условиях, а имен­но: при достаточно большой толщине и значительной площа­ди распространения поглощающего горизонта, большой глу­бине его залегания и высокой проницаемости, а главное - при наличии надежных водоупорных слоев, изолирующих поглощающий горизонт от других частей разреза, в первую очередь от пластов, содержащих пресные или целебные ми­неральные воды. Район сброса сточных вод должен нахо­диться на значительном расстоянии как от области питания, так и, что особенно важно, от области разгрузки поглощаю­щего горизонта.