СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ПЛАСТОВОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ С РЕЗЕРВУАРАМИ, СООРУЖАЕМЫМИ В КАМЕННОЙ СОЛИ И ДРУГИХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ, В ТОМ ЧИСЛЕ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ, А ТАКЖЕ В ПРИРОДНООБРАЗУЮЩИХСЯ КАРСТОВЫХ ПУСТОТАХ
METHOD FOR ELIMINATION OF UNDERGROUND RESERVOIRS OF FORMATION HYDROCARBON RAW MATERIAL WITH RESERVOIRS CONSTRUCTED IN ROCK SALT AND OTHER ROCKS, INCLUDING PERMAFROST, AS WELL AS IN NATURAL FORMING KARSTIC CAVITIES

Изобретение относится к охране окружающей среды и нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для ликвидации искусственно созданных хранилищ газа, нефти, газового конденсата и продуктов их переработки, а также явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот.
Известен способ утилизации отходов бурения путем закачивания в нефтегазовую скважину, оборудованную эксплуатационной колонной и находящуюся в условиях наличия многолетнемерзлых пород, подлежащую ликвидации, характеризующийся тем, что первоначально готовят пульпу, состоящую из бурового шлама и буровых сточных вод, после чего в скважину во внутреннюю полость эксплуатационной колонны спускают колонну насосно-компрессорных труб до глубины ниже интервала перфорации, через которую скважину глушат указанной пульпой в объеме, равном объему внутренней полости эксплуатационной колонны, затем в скважину во внутреннюю полость эксплуатационной колонны в интервал перфорации по колонне насосно-компрессорных труб закачивают цементный раствор, затворенный на технологической жидкости, с выдавливанием пульпы из интервала продуктивного пласта и забоя скважины по затрубному пространству между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб, приподнимают колонну насосно-компрессорных труб выше уровня закаченного цементного раствора, оставляют скважину на период ожидания затвердевания цемента, образующего нижний цементный мост, с оставлением выше него закаченной пульпы, осуществляют испытание нижнего цементного моста на прочность и герметичность, приподнимают колонну насосно-компрессорных труб до подошвы многолетнемерзлых пород, закачивают через нее цементный раствор, затворенный на технологической жидкости, с выдавливанием пульпы из интервала многолетнемерзлых пород по затрубному пространству, оставляют скважину на период ожидания затвердевания цемента, образующего верхний цементный мост, с оставлением выше него закаченной пульпой, осуществляют испытание верхнего цементного моста на прочность и герметичность, приподнимают колонну насосно-компрессорных труб до кровли многолетнемерзлых пород, закачивают через нее незамерзающую жидкость, в качестве которой используют водометанольный раствор, взятый в соотношении вода : метанол, равном 40:60, затем скважину герметизируют путем установки на устье скважины устьевой арматуры с задвижкой и глухим фланцем либо бетонной тумбы [RU 2616302 C1, B65G 5/00 (2006.01), Е21В 33/13 (2006.01), опубл. 14.04.2017].
Недостатком известного способа является ограниченная область применения, утилизацию отходов бурения производят путем закачивания только в нефтегазовую скважину, оборудованную эксплуатационной колонной и находящуюся в условиях наличия многолетнемерзлых пород. Еще одним существенным недостатком известного способа является то, что отсутствуют сведения о прохождении государственной экологической экспертизы согласно п. 5 ст.11 Федерального закона №174-ФЗ [Федеральный закон от 23.11.1995 №174-ФЗ (ред. от 03.08.2018) «Об экологической экспертизе»], что свидетельствует о возможности загрязнения окружающей природной среды.
Известен способ ликвидации подземного хранилища природного газа, включающий отбор активного объема газа и последующий отбор буферного объема газа, причем буферный объем газа отбирают до полного его вытеснения углекислым газом или азотом, закачку которых производят при поддержании постоянного избыточного давления, при этом отбор буферного объема газа осуществляют стационарными газоперекачивающими агрегатами хранилища, а одновременную закачку углекислого газа или азота - передвижными компрессорными установками [RU 2508445 C1, Е21В 43/00 (2006.01), F17C 5/00 (2006.01), опубл. 27.02.2014].
Недостатком известного способа является ограниченная область применения, ликвидацию проводят только подземного хранилища природного газа.
Технической проблемой, на решение которой направлен предлагаемый способ является разработка способа с более широкими возможностями практического применения для ликвидации подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых, а также в природнообразующихся карстовых пустот обеспечивая при этом исключение негативного воздействия на окружающую природную среду.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является исключение негативного воздействия на окружающую природную среду путем использования при ликвидации подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых, а также в природнообразующихся карстовых пустот продукта утилизации на которое получено положительное заключение государственной экологической экспертизы выданного Федеральной службой по надзору в сфере природопользования.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ ликвидации подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых, а также в природнообразующихся карстовых пустот, характеризующийся тем, что:
- первоначально готовят продукт утилизации путем перемешивания бурового шлама, песка, цемента и сорбента, при следующем соотношении компонентов масс. %:
буровой шлам
50
цемент
2-5
сорбент
2-5
песок
остальное;
- затем непосредственно перед закачкой продукт утилизации переводят в подвижное состояние с введением в него жидкости до влажности 20-60%, при этом рабочая температура полученного продукта утилизации должна быть не менее 30°С, а температура окружающей среды при закачке продукта утилизации не ниже 5°С;
- далее полученный продукт утилизации закачивают в ликвидируемое подземное хранилище через ствол первой эксплуатационной скважины, после чего происходит вытеснение, находящейся жидкости из подземного хранилища во вторую эксплуатационную скважину, причем вытесненную жидкость используют при последующем переводе продукта утилизации в подвижное состояние, процесс заполнения подземного хранилища производят до начала вытеснения закачиваемого продукта утилизации из второй эксплуатационной скважины;
- осуществляют контроль качества заполнения подземного хранилища, для чего на дневной поверхности бурят, по меньшей мере, две контрольные скважины;
- после чего процесс закачки возобновляют до полного вытеснения закачиваемого продукта утилизации из всех пробуренных скважин;
- в заключении каждую указанную скважину герметизируют путем цементирования стволов и призабойных зон.
При производстве продукта утилизации можно в качестве цемента использовать портландцемент или сульфатостойкий цемент или известь технологическую, молотую негашеную, а в качестве сорбента использовать сорбент глауконит или сорбент «Глаукомин».
Существует вариант, в котором в качестве вводимой жидкости при переводе продукта утилизации в подвижное состояние используют воду или рассол.
Забор жидкости можно производить из подземного хранилища через затрубное пространство первой эксплуатационной скважины. В случае отсутствия жидкости в подземном хранилище берут воду из согласованного источника.
Возможен вариант, в котором давление при закачке продукта утилизации 1,6 МПа.
При необходимости, при низкой температуре окружающей среды, на месте производства работ устанавливают временное сооружение.
На фигуре схематично показан процесс ликвидации подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых, а также в природнообразующихся карстовых пустот.
На фигуре обозначены следующие позиции:
1 - первая эксплуатационная скважина,
2 - вторая эксплуатационная скважина,
3 - контрольные скважины,
4 - подземное хранилище.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Первоначально готовят продукт утилизации путем перемешивания любым известным способом бурового шлама, песка, цемента и сорбента, при следующем соотношении компонентов масс. %:
буровой шлам
50
цемент или портландцемент или сульфатостойкий цемент
или известь технологическая, молотая негашеная
2-5
сорбент глауконит или сорбент «Глаукомин»
2-5
песок
остальное.
Затем непосредственно перед закачкой продукт утилизации переводят в подвижное состояние с введением в него жидкости до влажности 20-60%, для чего, например, из затрубного пространства первой эксплуатационной скважины 1 (фиг.) производят забор воды или рассола. При отсутствии воды или рассола в подземном хранилище 4 берут воду из любого согласованного источника. Рабочая температура полученного продукта утилизации должна быть не менее 30°С, а температура окружающей среды при закачке продукта утилизации должна быть не ниже 5°С. При низкой температуре окружающей среды на месте производства работ устанавливают временное сооружения в виде арочного сооружения, например, Ангар арочный, ломанный 11,5×36×5,75 утепленный. Далее полученный продукт утилизации закачивают, например, под давлением 1,6 МПа в ликвидируемое подземное хранилище 4 через ствол первой эксплуатационной скважины 1, при помощи цементировочного агрегата, например, ЦА-320 (АНЦ-320, УНБ-125×32) предназначенного для нагнетания рабочих жидкостей при цементировании скважин в процессе бурения и капитального ремонта, а также при проведении других промывочно-продавочных работ на нефтяных и газовых скважинах. После чего происходит вытеснение, находящейся жидкости из подземного хранилища 4 во вторую эксплуатационную скважину 2, причем вытесненную жидкость используют при последующем переводе продукта утилизации в подвижное состояние, процесс заполнения подземного хранилища 4 производят до начала вытеснения закачиваемого продукта утилизации из второй эксплуатационной скважины 2. Для контроля качества заполнения подземного хранилища 4 и освобождения возможных пустот, на дневной поверхности бурят, по меньшей мере, две контрольные скважины 3. После чего процесс закачки ликвидируемого подземного хранилища 4 возобновляют до полного вытеснения закачиваемого продукта утилизации из всех пробуренных скважин 1, 2 и 3. После осуществления окончательного этапа закачки каждую скважину 1, 2 и 3 герметизируют путем цементирования стволов и призабойных зон известным способом [РД 08-492-02. Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов. - М.: ГУЛ «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002].
Процесс ликвидации карстовых пустот продуктом утилизации производят аналогично ликвидации подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых.
Требование к вяжущим компонентам, которые могут быть использованы для производства продукта утилизации:
- портландцемент марки ПЦ-400-Д20 по ГОСТ 10178;
- сульфатостойкий цемент по ГОСТ 22266;
- цемент по ГОСТ 30515, ГОСТ 31108, ГОСТ 25328;
- известь технологическая, молотая негашеная по ТУ 5744-001-42976689-2005. Требование к сорбенту, который может быть использован для производства
продукта утилизации:
- в качестве сорбента используется глауконит, изготавливаемый по ТУ 2164-001-91350088-2011 или «Глаукомин», производимый под торговой маркой сорбент «Глаукомин» ТУ 2165-008-69420589-2016.
Требование к песку, который может быть использован для производства продукта утилизации:
3
- природный песок или песок из отсевов дробления горных пород с истинной плотностью зерен от 2,0 до 2,8 г/см в соответствии с ГОСТ 8736.
Ликвидацию подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых, а также в природнообразующихся карстовых пустот можно производить и иным продуктом утилизации, полученным из отходов бурения путем их обезвреживания, если на технологию получено положительное заключение Государственной экологической экспертизы согласно п. 5 ст. 11 Федерального закона №174-ФЗ [Федеральный закон от 23.11.1995 №174-ФЗ (ред. от 03.08.2018) «Об экологической экспертизе»].
Предлагаемый способ ликвидации подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых, а также в природнообразующихся карстовых пустот можно производить параллельно с процессом утилизации, обезвреживания отходов бурения.
Использование заявляемого способа ликвидации подземных хранилищ пластового углеводородного сырья, с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах, в том числе многолетнемерзлых, а также в природнообразующихся карстовых пустот расширяет возможности практического применения, позволяет утилизировать получаемые в процессе строительства скважин отходы бурения, исключает строительство полигонов для размещения отходов бурения, исключает негативное воздействие на окружающую природную среду.