ф
ПОДЗЕМНЫЕ ХРЯНИПИШЯ В ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЕ Нв НЕФТЕГвЗОКОНДЕНСвТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЯМвЛв
Кандидаты технических наук А. Л. СИЛЬВЕСТРОВ, Л. К. СИЛЬВЕСТРОВ
Крайне сжатые плановые сроки ввода в эксплуатацию первой очереди Бованенковского нефтегазо-конденсатного месторождения (НГКМ) на полуострове Ямал в экстремально сложных физико-географических, геокриологических и экологических условиях требуют творческого применения нетрадиционных технических решений. В том числе прогрессивного опыта, накопленного организациями Мингаз-прома СССР и ОАО "Газпром" по использованию специфических свойств мёрзлых горных пород, повсеместно распространённых на Ямале.
Разработка месторождения кустами (группами по 8-20 шт.) сближенных эксплуатационных скважин, наряду со специфическим геокриологическим строением толщи многолетнемёрзлых пород создают возможности практически повсеместного применения на каждой кустовой площадке скважин-ных подземных резервуаров единичным объёмом порядка 5000 м3. Сооружение их в многолетнемёрзлых песчаных отложениях методом размыва через скважину в качестве капитальных сооружений многоцелевого назначения будут полезны в течение всего срока обустройства, бурения, освоения и эксплуатации газодобывающих скважин. Экологические нарушения крайне уязвимой окружающей природной среды при обустройстве, освоении и эксплуатации нефтегазоконденсатно-
го месторождения Ямала неизбежны, и такого рода сооружения позволят свести последствия техногенных воздействий к приемлемому минимуму.
Важнейшим элементом и главным стабилизирующим компонентом природной среды Ямала, нуждающимся в предотвращении разрушения, является торфомоховой и растительный покров. Нарушение его приводит к развитию водной и ветровой эрозии поверхностного слоя природных грунтов и развитию опасного для устойчивости сооружений термокарста на поверхности многолетнемёрзлых пород. След от гусеничного вездехода, проехавшего по тундре в безморозный период, через неделю может превращаться в непролазное болото или даже водный путь, способный поглотить любую тяжелую технику.
Для сохранения природного покрова территории кустовых площадок (шириной до 50 м и длиной до 1 км) засыпают § защитным и теплоизолирующим сло- -ем мощностью порядка 2 м пылеватого == грунта, добытого в местных карьерах, § либо намытого землесосными снаря- ° дами песка со дна близлежащего озе- | ра. Однако такие отсыпки также под- г вержены разрушающим воздействиям | (т.е. размываются и раздуваются) вод- | ной и ветровой эрозии, для предотвра- § щения которой необходимо покрывать * ("пригружать") их поверхность защит- | ным слоем балласта из грубодиспер- ?>
© А.Л. Сильвестров, Л.К. Сильвестров 35
#
ф
сных пород - гравия или песка, но отложения этих пород на Ямале отсутствуют на поверхности, они залегают на некоторых участках на глубинах более 20 м.
Опережающее заблаговременное сооружение бесшахтного подземного резервуара (БПР) на территории или вблизи кустовой площадки позволяет попутно добыть естественным образом отмытый от пылеватых частиц средне- и крупнозернистый дренирующий песок, пригодный как для балластировки (пригрузки и защиты от раздува и размыва) поверхности отсыпки кустовой площадки толщиной порядка 0.2 м), так и для строительных бетонных работ.
Следующая проблема - обеспечение технической водой буровых работ в 9-месячный зимний период, когда подавляющая часть мелководных естественных водоёмов и водотоков полностью промерзает. Часто такие источники воды поблизости от конкретной кустовой площадки отсутствуют вообще, что вынуждает завозить воду для буровых работ по бездорожью автотранспортом из централизованного источника, расположенного на значительном расстоянии.
Заблаговременно сооруженный БПР в конце безморозного периода несложно заполнить водой из ближайшего наземного естественного водоисточника по временному водоводу (типа пожарных рукавов) мобильным насосом с дизельным приводом, а затем использовать этот запас воды в течение зимы 8 для буровых работ, отбирая воду из них г погружным электронасосом, эрлифтом | либо методом вытеснения сжатым воз° духом или закачиваемыми на дно буровыми отходами.
1 Ещё одна проблема - проблема за-£ хоронения отходов бурения - буро-§ вых сточных вод (БСВ), отработанных | буровых растворов (ОБР) и бурово-
2 го шлама (БШ). Применение для этих 1 целей традиционных земляных амба-| ров (ям глубиной до 2 м, выкопанных г> тяжёлой землеройной техникой на по-
верхности тундры) на Ямале с недавних пор официально категорически запрещено, поскольку в периоды половодья эти амбары переполняются талыми либо ливневыми водами, выносящими растворимые загрязняющие компоненты буровых отходов на поверхность тундры, в водотоки и водоёмы.
Закачка буровых отходов в виде во-догрунтовой смеси по подвесной колонне на дно БПР под массу хранимой и постепенно отбираемой воды может оказаться оптимальным техническим решением, поскольку объём постепенно образующихся буровых отходов примерно равен количеству воды, используемой для буровых работ. При этом более тяжёлый БШ (относительно крупные частицы горных пород, разрушенных на забое скважины буровым долотом) и компоненты ОБР образуют вязкую смесь на дне БПР, препятствуя конвективному перемешиванию захо-ронённых буровых отходов с хранимой над ними массой технической воды для буровых работ.
Следующей важной проблемой является сбор и захоронение отходов освоения эксплуатационных скважин -как первичных при испытании и пуске кустовой площадки, так и вторичных, после завершения капитального ремонта скважин куста. Она может быть эффективно решена путём вытеснения заполняющей ствол скважины промывочной жидкости и последующей продувки пластовой смеси от околовка скважины по отводящему трубопроводу и подвесной колонне в нижнюю часть свободного объёма БПР (порядка 1000 м3). Очищенный как в подземном сепараторе газ по межтрубью подвесной и обсадной колонны подаётся в отводящий трубопровод низкого давления и может использоваться на собственные нужды промысла. Понятно, что сооружаемый БПР должен быть спроектирован в расчёте на дополнительный свободный объём для сепарации продуваемой пластовой смеси, размещения отходов освоения, объём
Ф
ф
которых с одной скважины может достигать 100 м3.
Наконец, БПР, полузаполненный отходами бурения и освоения скважин, содержащий самоуплотнившийся буровой шлам на дне, слой осевшего водо-насыщенного глинистого осадка ("сапропеля") и слой фильтрата воды, отделившейся от раствора при длительном выстаивании, по-видимому, целесообразно использовать в качестве естественно получаемого в итоге предшествующих работ хранилища запаса практически постоянно готовой к применению задавочной жидкости для срочного глушения (задавливания, т.е. заполнения ею ствола и подвесных колонн) любой из скважин куста. Это тем более важно, что на большинстве уже отбуренных газовых скважин отмечены заколонные давления, что можно объяснить крайней сложностью геокриологического строения массива и условий проведения работ по бурению скважин.
Поскольку БПР обычно выдерживает внутреннее давление порядка 0.30.5 МПа (соответствующее геостатическому давлению вышележащих веч-номёрзлых пород на отметке башмака зацементированной обсадной колонны), оперативное приготовление глинистого раствора на кустовой площадке может быть достигнуто, например, обычным барботированием сжатого воздуха от передвижного дизельного компрессора в слой глинистого "сапропеля". При герметизированном оголовке БПР это происходит с вытеснением перемешанного с водой глинистого раствора по подвесной колонне на вход бурового насоса, закачивающего его в оголовок и ствол аварийной (либо подготавливаемой к проведению капитального и/или подземного ремонта) неисправной скважины, кустовой площадки.
Помимо относительно редких спонтанных случаев глушения скважин куста в связи с угрозой возникновения открытого фонтана этот же запас за-давочной жидкости в БПР и целесо-
образно использовать для глушения эксплуатационных скважин при проведении на них подземного или капитального ремонта.
По окончании капитального ремонта скважины её освоение и газодинамические испытания могут быть проведены (как и при начальном освоении) путём продувки через свободное пространство БПР с возвратом в него отобранной для глушения задавочной жидкости. Экологические преимущества предлагаемых решений очевидны.
Несомненно, при конкретном проектировании и применении подобных многоцелевых БПР возникнут определённые технические и технологические затруднения, требующие преодоления, усилий и доработок, однако не решающих проблем принципиального характера не просматривается.
Тридцатилетний опыт эксплуатации трёх БПР на площадке головных сооружений Мастахского ГКМ в Якутии и экспериментального на опытном полигоне Института Мерзлотоведения Якутского Филиала СО РАН (п. Сергелях вблизи г. Якутск)1 является веским аргументом в пользу принципиальной воз- Щ можности их использования в качестве капитального сооружения с многолетним сроком эксплуатации.
Разумеется, для предлагаемого комплексного применения придётся рассматривать и проектировать БПР не как краткосрочную строительную времянку. Они должны быть рассчитаны на использование в течение 1 -3 лет бурения и испытаний скважин кустовой площадки и обречённую на последую- -щую немедленную и быструю ликвида- РЗ цию и разрушение (что характерно для г технологии скважинной гидродобычи | строительных и золотоносных песков). §
о
1 Болонов В.Е. и др. Применение бесшахтных ре- 8
зервуаров в вечномёрзлых породах в системе н
промысловой подготовки конденсата. Между- | народная конференция "Разработка газокон- |
денсатных месторождений", Краснодар, 29.05- § 02.06 1990; Васяев Г.М. и др. Бесшахтные "
резервуары в мерзлоте. Газовая промышлен- е ность, 1994, № 12; Газовая промышленность, ® 1995, № 6. Г5
Ф
ф
Такое полноценное капитальное сооружение вспомогательного назначения, являющееся неотъемлемой частью сооружений кустовой площадки и обеспечивающее надежную, безопасную и экологически более чистую эксплуатацию газодобывающих скважин кустовой площадки в течение
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.