способ складирования отходов бурения при строительстве скважины на особо охраняемой природной территории

Формула изобретения

1. Способ складирования отходов бурения при строительстве скважины на особо охраняемой природной территории в земляном амбаре, включающий отрывку котлована на территории буровой площадки, возведение по периметру котлована грунтового обвалования, гидроизоляцию дна и боковых стенок котлована, оснащение нефтеловушкой, установку по периметру буровой площадки и земляного амбара-накопителя отходов бурения устройств, отпугивающих птиц, последующее заполнение амбара отходами бурения и периодическое откачивание нефти из нефтеловушки, отличающийся тем, что открытую сверху поверхность нефтеловушки перекрывают с зазором 0,15 - 0,35 м от верхней ее горизонтальной кромки сплошной горизонтальной панелью с жестко закрепленными по периметру ребрами, направленными вниз и равноудаленными от боковых стенок нефтеловушки, нижняя горизонтальная кромка ребер находится на одном уровне с верхней горизонтальной кромкой нефтеловушки, при этом площадь сплошной панели на 15 - 20% превышает площадь поверхности нефтеловушки, причем за 5 - 10 дней до весеннего прилета птиц, занесенных в "Красную книгу", на время их сезонного обитания в районе строительства скважины и вплоть до отлета птиц в теплые края водную поверхность амбара-накопителя отходов бурения и нефтеловушки дополнительно покрывают сплошной маскировочной сеткой, имеющей горизонтальное полотнище и боковые стенки, установленной над амбаром на каркасе с зазором 0,75 - 1,2 м от максимального прогнозного уровня жидких отходов в амбаре, а нижние кромки боковой поверхности маскировочной сетки крепят якорями к грунтовому основанию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сплошную панель с жестко закрепленными ребрами устанавливают над нефтеловушкой на шарнире с возможностью поворота панели вверх на оси шарнира.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей природной среды в нефтегазовой промышленности, в частности к способам безопасного для фауны складирования отходов бурения.

Известен способ складирования отходов бурения в земляном шламовом амбаре, включающий отрывку котлована на территории буровой площадки и сброс в него выбуренной породы, отработанного бурового раствора и буровых сточных вод (см. Охрана окружающей среды при бурении скважин в объединении "Грознефть". Назаров В.Б., Молостов В.В., Безродный Ю.Г. Бурение, испытание и освоение глубоких скважин в районах Северного Кавказа. Грозный, СевКавНИПИнефть, 1983, вып. 39. С. 124-130).

Однако нефть, применяемая для устройства нефтяных ванн при расхаживании бурильного инструмента в скважине, а также получаемая после вскрытия продуктивного горизонта, попадая на дневной поверхности в земляной шламовый амбар, образует на его водной поверхности нефтяную пленку. Плавающая нефть при испарении загрязняет атмосферный воздух, а при попадании в шламовый амбар птиц может привести к их гибели.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению является способ складирования отходов бурения нефтегазовой скважины в земляном амбаре, включающий отрывку на территории буровой площадки котлована и его гидроизоляцию, возведение грунтового обвалования, оснащение нефтеловушкой, установку по периметру буровой площадки и земляного шламового амбара устройств, отпугивающих птиц, в виде шестов с закрепленными в верхней части яркими, блестящими лентами, развевающимися на ветру, заполнение амбара отходами бурения и периодическое откачивание плавающей нефти из нефтеловушки (см. Индивидуальный рабочий проект N 436 на строительство поисковой скважины N 1 площади Черная Падина. Волгоград: ДОАО "ВолгоградНИПИнефть" ОАО "ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть", 1997 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе при строительстве скважины на особо охраняемой природной территории не обеспечивается экологическая безопасность складирования отходов бурения в земляном амбаре-накопителе, в частности:

Плавающая нефть на поверхности нефтеловушки несмотря на незначительные размеры ее площади в сравнении с площадью всего амбара-накопителя представляет серьезную угрозу для птиц при их попадании в нефтеловушку.

Плавающая в нефтеловушке нефть при испарении загрязняет атмосферный воздух.

В условиях сухих степей, на территории которых отсутствуют открытые водоемы и водотоки, любая открытая водная поверхность привлекает внимание птиц, в том числе занесенных в "Красную книгу", например дрофы и стрепета, несмотря на отпугивающие устройства. Использование птицами из амбара для питья жидкости, содержащей вредные химические реагенты, может привести к их гибели.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Строительство нефтегазовых скважин на особо охраняемой природной территории (орнитологический заказник) обусловливает пристальное внимание природоохранительных органов, общественности, движения GREENPEACE к обеспечению экологически безопасного бурения и, в частности, к способу складирования отходов бурения. Одними из основных требований являются полное прекращение (консервация) буровых работ в период сезонного обитания "краснокнижных" птиц в районе строительства скважины или использование "безамбарного" метода сбора отходов бурения даже при наличии благоприятных гидрогеологических условий. Однако "безамбарный" метод предусматривает применение сложного и дорогостоящего оборудования и соответствующего обслуживания. Кроме этого, отходы бурения, собранные на территории буровой площадки в металлических емкостях, периодически должны вывозиться специальным автотранспортом на централизованный полигон для обезвреживания и захоронения промышленных отходов. Отсутствие или значительная удаленность полигонов от места бурения, а также неизбежные потери (разливы) жидких отходов бурения в пути следования на полигон в сочетании с низкой экологической культурой обслуживающего персонала ставят под сомнение экологическую безопасность такого метода. В то же время складируемые в амбаре-накопителе отходы бурения могут быть причиной загрязнения не только атмосферного воздуха, подземных вод и почв, но и представлять опасность для обитающих в районе строительства скважины птиц, особенно для "краснокнижных".

Приостановка (консервация) строительства скважин в период сезонного обитания "краснокнижных" птиц (с апреля по октябрь) с учетом необходимости обеспечения непрерывного ведения буровых работ для исключения возникновения аварийных ситуаций приведет к резкому снижению технико-экономических показателей строительства, простою бурового оборудования и буровой бригады, неоправданному увеличению сроков аренды земельного отвода, предоставленного во временное пользование на период строительства скважины, подвергающемуся при этом неизбежному загрязнению.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в безопасном для фауны складировании отходов бурения в земляном прискважинном амбаре в период сезонного обитания птиц в районе бурения нефтегазовой скважины, обеспечении непрерывного цикла ее строительства, снижении загрязнения углеводородами атмосферного воздуха.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем отрывку котлована на территории буровой площадки, возведение грунтового обвалования, гидроизоляцию дна и боковых стенок котлована, оснащение нефтеловушкой, установку по периметру буровой площадки и земляного шламового амбара-накопителя отходов бурения устройств, отпугивающих птиц, заполнение амбара отходами бурения и периодическое откачивание нефти из нефтеловушки, особенность заключается в том, что открытую сверху поверхность нефтеловушки перекрывают с зазором 0,15-0,35 м от верхней ее горизонтальной кромки сплошной горизонтальной панелью с жестко закрепленными по периметру ребрами, направленными вниз и равноудаленными от боковых стенок нефтеловушки, нижняя горизонтальная кромка ребер находится на одном уровне с верхней горизонтальной кромкой нефтеловушки, при этом площадь сплошной панели на 15-20 % превышает площадь поверхности нефтеловушки. Кроме того, особенность способа заключается в том, что за 5-10 дней до весеннего прилета птиц, занесенных в "Красную книгу", на время их сезонного обитания в районе строительства скважины и вплоть до отлета "краснокнижных" птиц в теплые края, водную поверхность амбара-накопителя отходов бурения и нефтеловушки дополнительно покрывают сплошной маскировочной сеткой, имеющей горизонтальное полотнище и боковые стенки, установленной над амбаром на каркасе с зазором 0,75-1,2 м от максимального прогнозного уровня жидких отходов в амбаре, а нижние кромки боковой поверхности маскировочной сетки крепят якорями к грунтовому основанию. Особенность предлагаемого способа состоит еще и в том, что сплошную панель с жестко закрепленными ребрами устанавливают над нефтеловушкой на шарнире с возможностью поворота панели вверх на оси шарнира.

Перекрытие открытой сверху поверхности нефтеловушки с плавающим слоем нефти сплошной горизонтальной панелью с периферийными ребрами, направленными вниз и равноудаленными от боковых стенок нефтеловушки, обеспечивает

гарантированное предотвращение попадания "краснокнижных" и других птиц в нефтеловушку, содержащую плавающую нефть и, соответственно, гибель особо охраняемых видов животных;

возможность осуществления непрерывного цикла строительства нефтегазовой скважины на особо охраняемой природной территории независимо от нахождения на ней "краснокнижных" птиц";

значительное сокращение испарения углеводородов из нефтеловушки и снижение загрязнения атмосферного воздуха.

Своевременное (за 5-10 дней до весеннего прилета птиц, на время их сезонного обитания в районе строительства скважины и вплоть до отлета птиц в теплые края) покрытие водной поверхности шламового амбара и нефтеловушки маскировочной сеткой, установленной над амбаром на каркасе с зазором от максимального прогнозируемого уровня жидких отходов в амбаре, позволяет

исключить привлечение внимания пролетающих птиц к блестящей в лучах солнца и освещаемой луной водной поверхности шламового амбара;

предотвратить снижение птиц для водопоя, их попадание в жидкие отходы бурения, содержащие вредные химические реагенты, и, соответственно, гибель особо охраняемых "краснокнижных" видов животных.

Кроме этого, наличие сплошной маскировочной комбинированной сетки, выполненной из окрашенного переплетенного шнура и ткани, над шламовым амбаром-накопителем отходов бурения исключает саму возможность физического попадания птиц в амбар, при одновременной возможности испарения жидкой фазы отходов бурения из амбара без плавающей пленки нефти, сокращая объем складируемых в амбаре отходов.

Установление сплошной панели с жестко закрепленными ребрами над нефтеловушкой на шарнире позволяет поднимать (поворачивать) панель вверх на оси шарнира, открывая тем самым доступ к нефтеловушке для осмотра и проведения профилактических и ремонтных работ.

Способ осуществляется следующими последовательными действиями в порядке изложения:

отрывают в минеральном грунте котлован на территории буровой площадки;

возводят по периметру котлована грунтовое обвалование;

гидроизолируют дно и боковые стенки котлована;

оснащают гидроизолированный и обвалованный котлован нефтеловушкой;

устанавливают по периметру буровой площадки и земляного шламового амбара устройства, отпугивающие птиц;

перекрывают открытую сверху поверхность нефтеловушки с зазором 0,15-0,35 м сплошной панелью с жестко закрепленными по периметру ребрами, имеющей площадь на 15-20% больше площади нефтеловушки;

заполняют амбар отходами бурения;

периодически откачивают насосом нефть из нефтеловушки;

периодически поворачивают сплошную панель с помощью шарнира для осмотра и проведения профилактических и ремонтных работ;

дополнительно покрывают маскировочной сеткой водную поверхность амбара-накопителя и нефтеловушки за 5-10 дней до весеннего прилета "краснокнижных" птиц, на время их сезонного обитания в районе строительства скважины и вплоть до отлета птиц в теплые края;

демонтируют маскировочную сетку после массового отлета "краснокнижных" птиц в теплые края;

складируют отходы бурения до окончания строительства скважины.

Осуществление указанных выше действий обеспечивает экологическую безопасность строительства нефтегазовых скважин, экологически безопасный для фауны способ складирования отходов бурения на особо охраняемой природной территории и позволяет исключить гибель "краснокнижных" видов животного мира.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие источника, характеризующегося признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;

замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;

увеличение количества однотипных элементов действий, для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;

выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен земляной амбар-накопитель (вид сверху), на фиг. 2 - разрез амбара-накопителя по линии А-А (см. фиг. 1), на фиг. 3 - разрез нефтеловушки по линии Б-Б (см. фиг. 1).

Практическая реализация способа осуществляется следующим образом.

Строительство поисковой скважины глубиной 5250 м осуществляется на особо охраняемой территории (орнитологический заказник Федерального значения "Саратовский").

Из 269 видов птиц, отмечавшихся в Саратовском Заволжье в заказнике "Саратовский" и в непосредственной близости от него, зарегистрировано более 60, из которых 45 - гнездящихся. Из числа видов, занесенных в "Красную книгу" РФ в Саратовской области отмечены гнездящимися: дрофа, стрепет, степной орел, журавль-красавка, кречетка, лебедь-шипун, пеганка и огарь. Основным охраняемым видом из "краснокнижных" видов животных на данной территории является дрофа.

В настоящее время популяция дрофы, обитающая в Саратовской области - вторая в мире по численности после Испании. Заказник "Саратовский" продолжает оставаться важной территорией для сохранения дрофы, он внесен в Европейский каталог ключевых орнитологических территорий международного значения (RF. Grimmett, T.A.Jones, 1989, Important Bird areas in Europe. JCBR Technical Publication, N 9, Cambridge). Этот вид занесен во II категорию "Красной книги" России как редкий вид, численность которого быстро сокращается по всему ареалу.

Дрофа появляется в заказнике в конце марта - начале апреля и сразу приступает к токованию.

Проектная продолжительность строительства скважины составляет 826 суток (более двух лет), т. е. как минимум дважды за цикл строительства в районе ведения буровых работ с ранней весны и до самой осени будут обитать "краснокнижные" птицы.

Площадка строительства скважины расположена на неоген-четвертичных отложениях сыртовой свиты, представленных суглинками желтовато-коричневыми, карбонатизированными с гнездами кристаллического гипса с прослоями глин и песка, имеют твердую и полутвердую консистенцию, природная влажность их изменяется в пределах от 0,14 до 0,19, среднее значение плотности - 1,87 г/см³. По данным бурения инженерно-геологических скважин на глубине 12 м грунтовые воды не установлены. Коэффициент фильтрации суглинков 0,01 м/сут, что позволяет площадку строительства скважин рассматривать как расположенную в благоприятных условиях по степени защищенности грунтовых вод. Таким образом, выбор амбарного метода сбора отходов бурения с гидрогеологической точки зрения вполне обоснован.

В пределах земельного отвода площадью 5,1 га, предоставленного во временное пользование на период строительства поисковой скважины, механизированным способом отрывают в минеральном грунте 1 котлован 2 объемом 3500 м³ глубиной 3,0 м. Размеры котлована (длина x ширина) составляют 47x25 м. По периметру котлована 2 из вынутого грунта сооружают защитное обвалование 3 высотой 1 м. Обвалование 3 имеет в сечении форму трапеции и предназначено для предотвращения растекания жидких отходов бурения из амбара и исключения попадания в него талых вод. Гидроизоляция дна 4 и стенок 5 котлована 2 осуществляется глинистой пастой 6.

В месте сброса по желобу (трубе) 8 отходов бурения 7 от блока очистки бурового раствора (на чертежах не показан) в котловане 2 устанавливают нефтеловушку 9, представляющую собой в плане П-образную сварную конструкцию (см. фиг. 1), выполненную из вертикально закрепленных металлических листов 16, нижняя кромка 10 которых установлена с зазором по отношению к противофильтрационному экрану 6 котлована 2, а верхняя горизонтальная кромка 11 превышает наибольший расчетный уровень отходов 7 в котловане 2. Такая конструкция обеспечивает локализацию плавающей пленки нефти 12 в пределах нефтеловушки 9 площадью 4 м². Плавающая в нефтеловушке 9 нефть 12 периодически откачивается насосом через всасывающий патрубок, закрепленный на поплавке в нефтеловушке (на чертежах не показаны).

Описанное инженерное сооружение представляет собой амбар-накопитель отходов бурения.

По периметру буровой площадки и земляного амбара-накопителя отходов бурения устанавливают устройства для отпугивания птиц (на чертежах не показаны), представляющие собой шесты высотой 3-5 м с закрепленными в верхней части яркими и блестящими лентами, развевающимися на ветру.

Открытую сверху поверхность нефтеловушки 9 перекрывают с зазором 0,15-0,35 м от верхней ее горизонтальной кромки 11 сплошной горизонтальной панелью 13 с жестко закрепленными по периметру ребрами 14, направленными вниз. Нижняя горизонтальная кромка 15 ребер 14 находится на одном уровне с верхней горизонтальной кромкой 11 нефтеловушки 9, образуя зазор в 0,1-0,2 м.

Сплошную панель 13 с ребрами 14 закрепляют над нефтеловушкой 9 на шарнире 17 с возможностью поворота панели 13 вверх на оси шарнира 17, позволяя проводить профилактические и ремонтные работы в этом секторе амбара-накопителя отходов бурения.

Такая совокупность действий позволяет

гарантированно предотвратить попадание "краснокнижных" и других птиц в нефтеловушку с плавающей нефтью и исключить гибель птиц;

осуществлять бурение скважины непрерывно - без остановки в период пребывания дрофы в заказнике "Саратовский" с конца марта по октябрь;

значительно сократить испарение углеводородов из нефтеловушки, содержащей плавающую нефть, и снизить загрязнение атмосферного воздуха.

В процессе бурения скважины за 5-10 дней до весеннего прилета дрофы в заказнике "Саратовский" водную поверхность амбара-накопителя отходов бурения 7 и нефтеловушки 9 дополнительно покрывают сплошной маскировочной сеткой. Для этого по периметру амбара сооружают каркас, состоящий из вертикальных опор 18 и горизонтальных лаг 19. Маскировочная сетка имеет горизонтальное полотнище 20 (см. фиг. 2), сопряженное с боковыми стенками 21, охватывающими всю полость амбара, в т. ч. нефтеловушку 9, закрепленными якорями 22 к грунтовому основанию 1. Количество якорей 22 определяется условием исключения образования щелей между боковыми стенками 21 маскировочной сетки и минеральным грунтом 1 и предотвращения проникновения в амбар птиц. Каркас обеспечивает размещение горизонтального полотнища 20 маскировочной сетки с зазором 0,75-1,2 м от максимального расчетного уровня жидких отходов 7 в амбаре.

Таким образом, своевременное покрытие водной поверхности амбара, в том числе нефтеловушки, маскировочной сеткой обеспечивает исключение в условиях сухостепной зоны привлечения внимания птиц к водной поверхности амбара-накопителя отходов бурения, содержащих вредные химические реагенты, и их гибель.