Некоторые результаты исследований воздействия ПАВ на природные геосистемы районов строительства скважин

материала, из которых они изготовлены при стреле прогиба колонны от 36 до 50 см, что вполне возможно в интервалах незацементированных каверн. Это может приводить к деформациям обсадных труб, потере проходимости обсадных колонн. Это явление может быть одной из причин нарушений эксплуатационных колонн, произошедших на этом месторождении в рассматриваемый период времени (157 скважин).

Библиографический список

1. Цыбин A.A., Гайворонский A.A. Исследование прочностных показателей составных крепей нефтяных скважин / ВНИИОЭНГ. М., 1976. 25 с.

2. Трубы нефтяного сортамента: Справочник / Под ред. А.Е. Сарояна. М.: Недра, 1987. 254 с.

3. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению: В 4 кн. Кн 4. М: Недра, 1966. 184 с.

Получено 18.06.03

УДК 624.131:550.4

ИЛ. Долгих, Б.А. Бачурии

Горный институт УрО РАН

НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПАВ НА ПРИРОДНЫЕ ГЕОСИСТЕМЫ РАЙОНОВ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН

Рассмотрены некоторые аспекты применения, состава, свойств поверхностно-активных веществ (ПАВ), используемых при строительстве скважин на нефть и газ. Приведены данные но мониторингу содержания анионо-активных ПАВ (АПАВ) в отходах бурения в процессе строительства скважин. Показаны некоторые результаты исследования воды из объектов окружающей среды и шламовых амбаров на наличие АПАВ.

Большинство химических реагентов, применяемых для регулирования свойств буровых растворов, являются в той или иной степени поверхностно-активными веществами (ПАВ). В процессе строительства скважин они улучшают агрегативную устойчивость и смазочные свойства буровых растворов, вызывают понижение прочности горных пород. Адсорбируясь на породе призабойной зоны продуктивного пласта, ПАВ увеличивают ее нефтепроницаемость, препятствуют набуханию глин, что значительно сокращает период освоения скважин.

Отечественной и зарубежной промышленностью для буровиков производятся разнообразные ПАВ и реагенты на их основе. С учетом изложенного нами было начато исследование состава, свойств ПАВ, применяемых при бурении, масштабов их поступления с отходами бурения и деградации в окружающую среду.

В технологических процессах строительства скважин используются в основном нсионогенные ПАВ (КЛАВ) - ОП-7, ОП-Ю, УФЭ8, дисолваи 4411, стеарокс 6, неонол и др., и анионоактивные ПАВ (АПАВ) - сульфонол, азолят А, азолят Б, ДС-РАС, сульфонаты и др. Кроме того, в настоящее время для нужд бурения разрабатываются многофункциональные композиционные поверхностно-активные реагенты - МЛ-80, МЛ-80Д, ВРК, НМК, ВРК-СС, основу которых составляют ПАВ различного химического строения.

Единую схему системного анализа ПАВ всех классов составить не удается из-за большого ассортимента отличающихся но своему химическому составу ПАВ. Это вызывает трудности анализа ПАВ в отходах бурения и объектах окружающей среды. Синтетические ПАВ являются комплексными химическими соединениями самого различного строения, поэтому и методы измерения их концентраций в растворах в высшей степени разнообразны. Кроме того, многие из этих методов, пригодные для одного класса ПАВ, не пригодны для других классов. Далее, в пределах одного класса они могут оказаться пригодными не для всех ПАВ этого класса. Если неизвестно, какое именно ПАВ присутствует в анализируемом объекте, то содержание ПАВ оценивают по концентрации вещества, условно принятого в качестве стандартного на основании построенной по нему градуировочной кривой. При анализе содержания А'ПАВ в лаборатории методом колориметрического определения с метиленовой синей в качестве такого вещества послужил додецилсульфат натрия, при анализе НПАВ экстракционно-фотометрическим методом - неонол АФ 9-12.

В ходе исследования нами изучены состав и свойства следующих ПАВ, применяемых при бурении: бурового реагента ОП-Ю, дисолвана 4411, сульфо-нола СФ-2У, бурового реагента МЛ-80, флотореагента Т-80, реагента МАС-200, лигносульфонатов технических, КМЦ, ПАА.

Данные буровые реагенты исследованы на содержание в их водных растворах с концентрацией 1 г/'л следующих контролируемых показателей: хлоро-форменного аквабитумоида, нефтепродуктов весовым и ИКС-методами, фенолов, АПАВ и НПАВ (по градуировочным кривым, построенным по стандартным веществам). Результаты исследования представлены в табл. 1.

Для определения качественного состава реагентов использован метод И К-спектроскопии. Данный метод широко используется в органической химии для структурно-группового анализа и идентификации самых различных соединений, т.к. позволяет судить о строении основного углеродного скелета молекулы и о характере дополняющих его функциональных групп, а также охарактеризовать структурные особенности вещества [1]. Для выяснения характера преобразования химреагентов, являющихся ПАВ, в процессе бурения и под

воздействием факторов окружающей среды нами было проведено исследование поведения системы реагент-вода с применением ИК-спектроскопии.

Таблица 1

Токсикологические свойства реагентов и содержание контролируемых показателей (мг/л) в их водных растворах с концентрацией 1 г/л

Реагент Класс ПАВ Кл. онасн. ПДК?.х пдкх.„ ХБА H п.,-с НП„кс АПАВ H ПАВ Фенолы

Сульфонол СФ-2У А ПАВ 3 0,1 (ИП-3) 0.5 (НП-3) /9,1 5.86 0 546,57 1,62

КМЦ ДНА В 3 5,0 28,09 0,13 0 0,307

Лигносульфокаты техпич. АИД В 5 (КССБ-ПЭ) 10,55 0,55 0 0,630 Отсут.

МЛ-80: сульфоноЛ сульфонат смачипатель ДП А ПАП А ПАВ ППАВ 4 0,1 0,1 0.5 0.5 0.1 54,24 0.78 0 294,37 176,38 0,237

Т-80 (T-66) НПАП 2 0,2 415,28 0,43 0 0,174 0

Днсогтан 441 ! III! MÍ 4 0,9 699,97 0,70 0 890,35

ОП-Ш 1 i I ti 1 4 0,5 0,1 983.23 4,63 1,99 1348,9 0,483

ПА А ДПАВ 5,0 (япон.) 18.15 0.65 отеут. 0,310 отсут.

lit i и, и ю mío что такие реагенты, как ОГТ-Ю и Т-80, не подверг i i l í . > «и.|> i 'i ч> паимодействии с дистиллированной кодой в пе-рио î »ici k uni Huí м i i щи что свидетельствует о высокой стабильности данчыч ¡к i fi in i м» к ,(ч и ющихся «биологически жес ткими» ПАВ. Анали-зирлч ни < i|i > > >i. и и и.фонола, МЛ-80, МАС-200, лигносульфонатов, можно tu- i i„i a t in iiti юрмации и изменение первоначальной структуры ер; лмшо f пи' ¡, i i хмгентов при взаимодействии данных ПАВ с водой в -к 4i !•!• . 'ut i [ ni ie.M, при трансформации структуры реагентов прева1ир\с1 il,нм ( » ч i ч л функциональных групп с увеличением в составе редгсшоч ми кц < i u п р ащпх структур.

II \Ь «им и .н ч нужд бурения, вместе с другими компонентами буровых рас f i i|i4i i i Mil uiu'aB отходов бурения и могут попадать с технологической и им и ч и ¡i oí i природные геосистемы районов строительства скважин I loi.iiii.i ¡Muí мюсть ПАВ для объектов окружающей среды обу-слов lena их пит,! i > • i о химическими свойствами и хорошей растворимостью в во ч il\"> «m п») высокой проникающей способностью через почвенный iiOi ,кч i чин i i оокие слои земли. Кроме того, ПАВ способствуют бо iee широчо , > н н и 'рц«ению в объектах окружающей среды и других соединена,i От » i , и >> сорбцию, увеличивают десорбцию, переводят в pací ворс шик vu tut «i и%уи, нефтепродукты, масла, канцерогенные вещества И 4D\ílIt I о I !н>' I II .1 I I lv wIOT их за собой.

Для оценки попадания ПЛВ в процессе бурения в природные геосистемы необходимо проводить исследования проб поверхностных, подземных вод, грунтов в районах строительства скважин на содержание данных компонентов. В литературе приводятся некоторые данные по результатам подобных исследований. Так, при анализе проб воды из гидроскважины, являющейся источником технического и хозяйственно-питьевого водоснабжения одной из глубоких скважин Ковыктинской площади, выявлено, что подземные пресные воды экстремально загрязнены ПАВ. В процессе периодических наблюдений в течение 9 месяцев концентрация ПАВ в воде изменялась по асимптотическому закону в

пределах от 12,0 до 1,5......1,7 мг/л (при ПДК=0,1 мг/л). Тем самым доказано, что

широко применяемая в регионе технология проводки скважин с промывкой газожидкостными смесями, получаемыми на основе ПАВ, не обеспечивает защиту горизонтов с пресной водой от загрязнения [2].

Исследование воды из шламовых амбаров Архангельского месторождения и месторождения Белая Пашня и наблюдательных скважин в районах рассматриваемых амбаров показало, что концентрация АПАВ изменялась в воде из шламовых амбаров и котлована для сбора сточных вод от 0,342 до 1,016 мг/л; в наблюдательных скважинах - от 0,138 до 0,181 мг/л. Эти данные также подтверждают загрязнение пресных подземных вод в районах строительства скважин, в том числе путем фильтрации жидкой фазы отходов бурения из шламовых амбаров.

Для основных АПАВ ПДК не должна превышать 0,5 мг/л, для НПАВ -0,05-0,1 мг/л. В основу этих значений положены пенообразующая способность, являющаяся серьезным фактором, изменяющим санитарный режим водоемов, и токсический эффект на водные организмы [3]. Скорость и полнота биологического разрушения ПАВ в основном определяются их строением. Исследования биоразлагае.мости ПАВ проводятся разными методами, поэтому в литературных источниках встречаются различные данные о биологическом разрушении аналогичных ПАВ.

На примере скв. №154 Талой площади нами выполнен мониторинг состава промывочной жидкости, буровых сточных вод (БСВ) и водных вытяжек шламов (отобранных на интервале бурения 40-1100 м), в том числе и содержания в их составе АПАВ. На данном интервале скважина бурилась на технической воде с добавлением Г1АА в небольшом количестве в качестве флокулянта. Результаты исследования представлены в табл. 2.

В таблице выделены значения, превышающие ПДК анионоактивного поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия (0,1 мг/л), взятого в качестве стандартного при построении калибровочного графика.

Так как промывочная жидкость на рассматриваемом интервале бурения {40 1100 м) не обрабатывалась специальными синтетическими поверхностно-активными реагентами, то, по всей вероятности, наличие АПАВ в пробах промывочной жидкости объясняется содержанием природных ПАВ в пластовых флюидах, БСВ могут также загрязняться бытовыми отходами с технологической площадки буровой.

Таблица 2

Содержание АПАВ в пробах промывочной жидкости, буровых сточных вод и водных вытяжках шлама

Глубина, м Содержание АПАВ, мг/л

в промыв, жид. в БСВ в водной вытяжке шлама

40 0,090 0.040 0,033

600 0,200 0,194 0,030

_ 700 _ 0,213 0,286 0,032

900 0,122 0,147 0,028

В ходе исследования также определено содержание АПАВ в водотоках, протекающих вблизи площадки скв. №154, и в природных водах Шатовского месторождения нефти. Анализ показал, что средняя концентрация АПАВ в исследованных природных водах составляет 0,034 мг/л, что может быть условно принято в качестве природного фона. Причем концентрация АПАВ в воде из ручья Москва, сильно загрязненного утечками из шламового амбара скв. №154 Талой площади (М=1,67 г/л), превышает данное фоновое значение в 2,6 раза.

В дальнейшем представляется важным изучить поверхностно-активные реагенты в системах буровой шлам.....вода, БСВ ~ почва (грунт) и т.д., исследовать распределение и деградацию во времени реагентов в различных компонентах окружающей среды, провести более масштабное исследование поступления ПАВ, хранящихся в составе буровых отходов в шламовых амбарах, в почвы, поверхностные и подземные воды близлежащих территорий.

Библиографический список

1. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М.: Мир, 1965. 216 с.

2. Предупреждение и ликвидация загрязнений природной среды при разведочном бурении на нефть и газ в Восточной Сибири / В.П.Иизовцев, В.В.Казанский, О.А.Брагина, В.В.Дорохова /7 Поиски нефти, нефтяная индустрия и охрана окружающей среды: Сб. докл. I Всерос. конф. / ВНИГРИ. СПб., 1995. 150 с.

3. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ. М.: Химия, 1975, 143 с.

Получено 15.08.03