Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение безопасности разработки нефтегазовых месторождений совершенствованием методов утилизации нефтешламов

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Повышение безопасности разработки нефтегазовых месторождений совершенствованием методов утилизации нефтешламов"

На правах рукописи

ХУРАМШИНА ЛЮДМИЛА ВЛАДИМИРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ МЕТОДОВ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕШЛАМОВ

эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность

25.00.17 - Разработка и

На правах рукописи

ХУРАМШИНА ЛЮДМИЛА ВЛАДИМИРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ МЕТОДОВ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕШЛАМОВ

эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность

25.00.17 - Разработка и

Работа выполнена в Центре химической механики нефти Академии наук Республики Башкортостан (ЦХИМНАНРБ)

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Андреев Вадим Евгеньевич

доктор технических наук Идрисов Роберт Хабибович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Хисамутдинов Наиль Исмагзамович доктор технических наук Надршин Альберт Сахабович Ведущая организация: НПО «Востокнефтегазтехнология»

Защита состоится «10 » октября 2006г. в 14 часов 30 минут, на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУЛ «ИПТЭР»), по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, д. 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного унитарного предприятия «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУЛ «ИГТТЭР»).

Автореферат разослан « 8 » сентября 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук ^-Худякова Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ашуальность темы исследований. Обеспечение безопасности производственных • процессов, сохранение и охрана природных богатств и ресурсов — важнейшие мировые проблемы, все более усложняющаяся в связи с интенсивным развитием промышленности. Мероприятия, направленные на обеспечение промышленной безопасности рассматриваются как часть глобальных экономических и социальных мероприятий. 1

Деятельность нефтегазодобывающих предприятий вызывает обычно негативные изменения в каждом объекте окружающей среды. Необходимость возмещения ущерба, нанесенного окружающей среде, закреплена Конституцией РФ и: законодательными актами РФ.

На предприятиях нефтяной промышленности нефтяные шламы, образующиеся при добыче, промысловой подготовке и транспортировке нефти накапливаются в открытых амбарах-накопителях. Накопление и хранение нефтепшамов происходило в течение десятков лет, и на протяжении всего этого времени они оказывали негативное воздействие на воздух, почву, подземные воды и локальные биоценозы. Общее количество накопленного нефтещлама например на предприятиях АНК «Башнефть» к 2000 году составило.более 200 тыс.т. Ежегодно на предприятиях АНК. «Башнефть» образуется от 4,2 до 9,2 тыс.т нефтепшамов, которые при ■ отсутствии технологии их обезвреживания и утилизации являются одними из паиболее опасных'загрязнителей окружающей среды. Поэтому встает остро проблема их утилизации и захоронения.

В результате проведенных опытных й научно-исследовательских работ было решено проверить эту проблему на специальных полигонах. Известная технология . переработки нефтепшамов состоит из двух отдельных этапов: переработки .Яждких нефтепшамов в товарную нефть и деструкции нефтепшамов, представленных донными осадками и загрязненными грунтами. Такая схема позволяет собрать и концентрировать нефтешдамы непосредственно на месте их утилизации и хранить с минимальным ущербом для окружающей срсды.

В результате централизованного сбора, переработки и утилизации имеющихся и вновь образующихся нефггешламов да нефтепромысловых - объектах получается комплексный эффект. .'■

1. Обеспечение промышленной и экологической безопасности за счет снижения наличия и предотвращения накопления объемов загрязнения и концентрации вредных веществ в окружающей среде, а также кризисной экологической ситуации, связанной с нефгешламами.

2.Экономический. Сокращение и возврат земельных площадей, изымаемых из хозяйственного и сельскохозяйственного оборота для хранения и захоронения нефтташима. Снижается плата за загрязнения окружающей среды твердыми отходами. Получение прибыли за реализацию товарной нефщ, от переработанного нефтешлама.

3.Социальный- Снижение заболеваемости населения, оздороаление условий труда и среды обитания человека. Повышение занятости и создание структуры рабочих мест.

Утилизация' нефтепшамов делает возможным превращение вредных для окружающей среды соединений в ценные и безопасные продукты.

Актуальность проблемы утилизации нефтяных шламов обуславливается двумя основными задачами: во-первых, эта обеспечение промышленной и экологической безопасности; во-вторых, использование содержащегося в их составе вторичного сырья (углеводородов, редких металлов и .других полезных компонентен).

Цель работы Повышение безопасности объектов разработки нефтегазовых месторождений осуществлением тучно-обоснованных мероприятий да утилизации нефтеишамов.

Основные задачи исследований:

• проанализировать текущее состояние разработки объектов Аксаковского УДНГ и оценить эффективность внедрения технологий повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти (на гримере Шкаповского месторождения);

• дать характеристику производственной среды и. провести анализ промышленной безопасности объекта; ^

• обосновать использование нефтешламов в качестве сырья и предложить рациональный способ его утилизации; , ,

• оценить экономическую' эффективность утилизации нефтешламов и ' пределы экономической целесообразности их переработки.

Научная новизна:

1. Разработана технология захоронения токсичных промышленных отходов, содержащих, твердые донные осадки, с остатками химреагентов и нефтешлама (патент РФ №2271881)..

• 2. Разработана технология получения нефгевытесняющего состава на основе остаточной воды путем смешения раствора олигомера многоатомного спирта и глинистой суспензии (патент РФ № 2239056)

3.Проведена оценка величины предотвращенного ущерба путем осуществления мероприятий по утилизации нефтешламов, предотвращающих загрязнения водных ресурсов,-земель химическими веществами, атмосферного воздуха и захламления земель несанкциошфованными свалками.

4.Рассчитана экономическая эффективность утилизации нефтешламов для предприятий, участвующих в процессе переработки, установлением пределов экономической целесообразности переработки и ихутклизащш.

Основные защищаемые положения.

1 .Геолого-технолопмсские особенности и критерии применимости технологии воздействия на нефтяной пласт с целью интенсификации нефтевытеснения с использованием оставшейся после переработки нефтешламов воды для приготовления водного раствора олигомера многоатомного спирта и водной глинистой дисперсии.

. 2.Технология захоронения токсичных промышленных отходов.

3.Результаты - оценки величины предотвращенного ущерба после осуществления мероприятий по утилизации згес}>тепшал1а.

4.Методика оценки стоимости и пределов экономической целесообразности переработки нефтешламов. •

Практическая ценность работы и реализация в промышленности.

Результаты полученных рекомендаций использованы дом приготовления новых растворов га основе продуктов переработки нефтешлама и их закачки в пласт для интенсификации нефтевытеснепия на Шкаповском и Раевском месторождениях, что позволило добыть дополнительно 905,4 т нефти С экономическим эффектом 881 860 рублей. Научно-методические разработки для оценки экологического ущерба в водной среде, земель, атмосферного воздуха могут быть использованы в текущей производственной деятельности на нефтегазодобывающих предприятиях и нефтеперерабатывающих заводах.

Апробация работы. Основные положения ' диссертационной работы докладывались на региональных и международных конференциях: «Горное нефтяное и геоэкологическое образование в XXI веке» (г. Москва 2004г.); «Региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых то математике и физике» (Уфа, БГУ 2004г.); «Проблемы освоения труднйизвле каемых запасов углеводородов» (Уфа 2005г.); «Научные исследования и практика совершенствования эксплуатации нефтяных месторождений РБ» (Уфа 2005г.).

Публикаций. Основное содержание диссертации изложено в, 9 научных публикациях. и 2 патентах РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, и списка литературы, двух приложений. Объем диссертации составляет 176 страниц, включая 34 таблицы, 17 рисунков, 3 приложений, список литературы состоит из 67 наименований." .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается, общая характеристика работы, определены цель и задачи исследований, отмечена актуальность проблемы, .основные защищаемые, положения и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена геолого-физической характеристике, анализу ' текущего состояния внедрения методов' увеличения нефтеотдачи, экологии и безопасности разработки месторождений.

' В пределах западного Башкортостана к Татарскому своду приурочен ряд месторождений, в том числе крупнейшее из них Шкаповское,' представляющее наибольший интерес для исследования.

Шкаповское нефтяное месторождение расположено в пределах крупного платформенного поднятию, северо-западного простирания, которое прослеживается по всем горизотггам палеозоя с некоторым усложнением вверх по разрезу.

На месторождении выделено три самостоятельных объекта разработки -залежи песчаников пластов Дь Д4, С1ВВ, которые содержат 99,7 % НИЗ. Залежи других пластов - Д2, С Л Д3{" являются возвратными горизонтами. .

Основными объектами разработки являются продуктивные горизонты в терригенной толще девона - пласты Дь Д*. Пласт Д1 делится на три пачки: нижнюю,

среднюю, верхнюю. Средняя и нижняя пачки имеют гидродинамическую связь. Лучшие коллекгорские свойства у средней пачки (пористость до 19,5%, проницаемость 0,320 мкм2), представленной песчаниками. Пласт Д4 также состоит из двух пачек: нижней и верхней, пористость пачек 18%, проницаемость 0,3 мкм3. Отложения представлены кварцевыми, разнозернистыми, преимущественно средне- и крупнозернистыми песчаниками.

Содержание смол и асфальтенов в нефти пласта Д[ 14,7%, парафинов 4,1%, серы 1,7%, плотность нефти 867 кг/м3, газовый фактор 46 ма/т. Параметры нефти пласта Д). следующие: смол и асфальтенов 9,0%; парафинов 5,0%, серы 0,8%, плотность нефти 820 кг/м3, газовый фактор 124,0

Далее в работе дана оценка эффективности применения современных методов увеличения нефтеотдачи па Шкаповском нефтяном месторождении.

1 .Гидродинамические (циклическое заводнение с изменением направления фильтрационных потоков, бурение горизонтальных' • скважин, применение модульных отсекатслей пластов.).

. 1.Физико-химинеские методы (применение полимерно-дисперсных систем . (ГЩС), применение концентрированной дистиллерной жидкости (КДЖ), закачка полиглицерина, лигносульфоната, алюмохлорида, щелочно-белковой композиции (ЩБК), нефтенола, щелочное заводнение).

Закачка ПДС проводилась в пласт Дх в декабре 1988 г. в скв. 272; в ноябре 1989г. -.в скв. 38; в августе .1990 г. в' скв. 326. Дополнительная добыча нефти составила 1992 г. - 8515 т, 1993 г. 5274 т, 1994 г. - 4957 т. Итого за счет данной . технологии по месторождению дополнительно добыто 21004 т нефти.

Закачка полиглицерина проводилась в пласт Д»- в ноябре 1993г. - в скв. 568 в декабре 1993г. - в скв. 291. Технологическая эффективность от закачки составила в 1994 г. 3 997 т, в 1995г. - 6625 т, в 1996 г. - 4743 т нефти, Итого дополнительно было добыто 15365 т нефти. .

Закачка лигносульфата проводилась в пласт Д4 в ноябре 1994 г. воздействию' подвергались скв. 1103 и 1Í05. В 1995 г. в результате закачки лигносульфоната было дополнительно добыто 1087 т нефти, а в 1996 г. - 1556 т.'' Итого дополнительная добыча нефти составила 2643 т нефти.

Закачка алюмохлорида проводилась в ноябре 1994г. - в скв. 1021, 955; в сентябре 1994 г. - в скв.' 1053. Технологическая эффективность за 1995-1996 гг. от применения метода составила 8084 т дополнительно добытоннефти.

. Закачка силин + А1С1 проводилась' в августе. 1995 г. в скв. 350,1402. Технологическая эффективность от применения метода за 1996 Г. составила 179 т нефти.

Закачка щелочпо-белковой композиции (ЩБК) проводилась в пласт Дь Технологическая эффективность за 1995 г. составила 9030 т, за 1996 г. — 9889 т. нефти. Итого суммарный эффект составил 18919 т нефти.

Гидроеибровоздействие применялось па пласт Дг в 1989 г. в скв.141 и в 1990 г. -в скв. 133. Технологическая эффективность- но месторождению составила за 1993 г. -2672, за 1994 г.-3103, за 1995 г.-3664 т нефти. •

.3биологические методы (закачка композиций биоПАВ и биополимера «снмусан», закачка биорсагснта).

Закачка композиции биоПАВ с биополимером проводилась в 1992-1994 гг. Для оценки технологической эффективности проведен комплекс исследований, а также анализ основных показателей разработки. Подсчет технологической эффективности проведен но методам Сазонова Б.Ф., Камбарова Г.С., .Пирвердяна А.М., по результатам которых наибольшей эффективностью обладает метод Сазонова Б.Ф.

Одним из наиболее перспективных по продолжительности эффекта и по количеству дополнительно добытой нефти , является опытный участок нагнетательной скв.1029 пласта Дь Закачка проводилась в ноябре 1992 г. После проведения закачки приемистость снизилась до 240 м'/сут, до закачки составляла 315 м /сут. Произошло повышение охвата пласта заводнением до 75,5 %, до закачки этот показатель был равен 73 %. Частично закупорилась нижняя высокопроницаемая зона, в разработку была вовлечена верхняя слабопроницасмая зона. По реагирующим добывающим скважинам произошло значительное повышение дебита нефти - с.27 до 43 т/сут. Обводненность продукции снизилась с 95,7 до 94,9 %. По опытному очагу скв.1029 с начала воздействия дополнительно добыто 13319 т нефти. За счет закачки композиции биоПАВ+симусан на Шкаповском месторождении было добыто 27814 т нефти. Экономический эффект за 1994 Г. составил 189669 тыс. руб.

В пласт Д1 Шкаловского месторождения в' 1993-1994 гг. проводилась закачка сухого активного ила. Всего за счет применения сухого активного ила добыто 10828 т нефти. Эффект от закачки активного ила за 1994 г. составил 73483 тыс. руб.

■ Проанализировав результаты вибросейсмовоздействия сделаны выводы о произошедших положительных изменениях показателей работы скважин: дебит нефти в среднем возрос до 236,7 т/сут, .обводненность снизилась до 92,4%, доля нефти выросла с 6,8 % до 7,б%дши на 11,8%.

Широкое внедрение различных технологий и методов повышения нефтеотдачи пластов на месторождениях Аксаховского УДНГ позволяют выбрать наиболее эффективные для конкретных объектов и получить максимальную . добычу нефти. За счет МУН в Аксаковском УДНГ добывается до 32% всей нефти, это самый высокий показатель среда нефтедобывающих предприятий. Внедрение МУН позволяет превышать, проектные показатели извлечения нефти по месторождениям, доводя их до 0,6-0,7.

- На рисунке 1 представлена диаграмма распределения объемов внедрения методов увеличения нефтеотдачи на месторождениях Аксаковского УДНГ.

.Из приведенного анализа видно, что максимальной эффективностью обладают физико-химические . и микробиологические методы повышения нефтеотдачи, что подтверждает актуальность дальнейшего совершенствования и увеличения объемов внедрения этих групп технологий интенсификации процесса нефтецзвлечения.

9ДО

И Мсфобпитичосюе И МОП ЕЗ Пвдхдонами>нзае 03 Фиию-хиюсснве

Рисунок 1. Диаграмма распределения объемов внедрения методов увеличения нефтеотдачи по Аксаковскому УДНГ

Далее в диссертации приводятся сведения о работах, проводимых в УДНГ, в области экологии и промышленной безопасности. .

В начальный период разработки нефтяных месторождений происходило накопление нефтешлама в открытых амбарах, которые входили в технологическую : схему подготовки пефти. Количество таких амбаров в АНК «Башнефть» достигло 44, кроме того, еще было б шламонакопителей, приспособленных для этой цели. . Институт БашНИПИнефть (М.З.Мавлютова, С.Ф.Люшин, Л.М.Мамбетова) впервые разработал технологию сбора, обработки и утилизации нефтесодержащих' остатков, образующихся при подготовке нефтей па'промыслах. (1974г.)

В 90-х годах нефтегазодобывающие предприятия начали проводить учет нефтяного шлама, его утилизацию с целью ликвидации открытых амбаров. В 2000 году в БашНИПИнефть Валеев М.Д. и Нйзамов К.Р. разработали новые технологические регламенты на переработку нефтешламов, в том числе устаповок фирмы «Далъстон-АльфаЛаваль».

В 2002 году в ДООО БашНИПИнефть .(Валеев М.Д., Нйзамов К.Р., Баймухаметов Д.С.) предложена технология переработки и утилизации нефтешламов, а в 2003- году там же (Габитов Г.Х.,' Баймухаметов Д.С, Фердман ■В.М.) совместно с Институтом биологии УНЦ РАН была создана «биотехнология обезвреживания нефтешламов».

На протяжении 15 лет АНК «Башнефть» искало пути решения проблемы утилизации нефтешламов, испытывая различные методы.

Для объектов пефтедобывающих предприятий РБ характерны подземные аварийна скважинах, следствием которых является загрязнение водоносных' горизонтов; порывы нефтепроводов, влекущие за собой разливы нефти по

суше и водоемам, гибель растений и животных; выбросы газа на устье скважин и из дыхательных клапанов резервуаров; аварийный сброс сточных вод в водоемы; неполпое сгорание газа на факелах с образованием угарного газа.

Обеспечение безопасности в ЧС ведется в соответствии с Постановлением Правительства РФ " О единой государственной системе предупреждения и ликвидации ЧС" (1995 г.) и ФЗ "О защите населения и территории от ЧС природного и техногенного характера" (1994 г.).

Основными составляющими управления промышленной безопасностью являются:, планирование, нормативное регулирование, организация безопасного функционирования объектов, надзор и контроль.

В Республике Бащкортостап для переработки' нефтешламов используют установки двух типов - «КХД Хумбольд Бедаг» и «Альфа-Яаваль», они относятся к Взрывоопасному оборудованию.

Все работы проводятся согласно Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности (РД-08-200-98), дополнениям и изменениям к. ним, различных стандартов и инструкций.

Все! системы, работающие с горючими, взрывоопасными или токсичными веществами, подвергают испытанию на герметичность л прочность (РД 0.9-364.00 и СТП 03-3-00-018-2000).

Контроль над радиационной обстановкой па нефтепромысловых объектах в УДНГ осуществляется систематически ЦНИПРом УДНГ и периодически аккредитованной лабораторией радиационного контроля ДООО «Геопроект». Проведение мониторинга радиационной обстановка позволяет своевременно планировать «зачистку» нефтепромыслового оборудования и не допускать его критической зафязненности природными радионуклидами.'

Во второй главе дается обзорная информация по нефтяным пшамам, их классификация, источники ' образования; схема подготовки и переработки, описание установок по переработке; область применения, продукты переработки и утилизации, а также приводятся результаты разработки технологии утилизации твердых донных осадков, остающихся в процессе переработки нефтешламов.

В процессе добычи нефти, при. очистке технологического оборудования, подготовке нефти и сточных вод происходит образование нефтесодержащих отходов, не нашедших рентабельной технологии их использования или переработки. Эти отходы носят общее название «нефтепщамы». Они являются одними из наиболее опасных загрязнителей практически всех компонентов природной среды - поверхностных и! подземных вод, почвен'по-растительного покрова, атмосферного воздуха. Шламы представляют смесь различных механических примесей (минерального и органического происхождения), нефтепродуктов и воды. Механические примеси, входящие в состав нефтешлама, состоят, в основном, из твердых песчаных и глинистых частиц, производствешюй пыли, кокса и сажи, продуктов коррозии, частиц гидроокиси металлов, карбопатов и сульфидов железа, элементарной серы, а также биообрастаний системы оборотного водоснабжения.

Традиционно нефтешламы хранятся в нефтетламовых амбарах в ожидании переработки и утилизации. По мере хранении они «стареют» вследствие испарения легких фракций углеводородов, увеличения дож смол, асфальтенов, парафинов, механических примесей.

Создание полигонов утилизации нефтенхламов позволяет решить следующие задачи. ■

^Усовершенствовать систему сбора нефтешламов, тем самым исключить их несанкционированное захоронение и вторичное загрязнение окружающей среды..

2.0существить хранение нефтешламов в специализированном амбаре, что предотвращает фильтрацию загрязняющих веществ (нефти, минерализованной воды) в почву и водоносные горизонты.

3 .Хранить нефтешламы непосредственно в месте их утилизации. 4.Ликвидировать нефтепромысловые амбары за счет освобождения их от нефтешламов и занимаемые ими земли вернуть в хозяйственный оборот.

' 5.Подготовитъ нефтешламы (донные илы, нефтезагрязненные грунты) к биологической очистке.

. . 6.Сократить, время биологической очистки ■ Нефтешламов в результате, снижения концентрации в них солей и нефти.

7.Подготавливать нефтешламы к утилизации, утилизировать углеводородное сырье и обезвреживать нефтезагрязненные донные осадки и грунты.

8,Обеспечивать полигон утилизации нефтешламов рабочим раствором биопрепарата, получаемым на основе как промыпшенно выпускаемых так и выделенных из «аборигенной» микрофлоры биопрепаратов.

По происхождению нефтешламы подразделяются на группы, различающиеся и по физико-химическим свойствам:

• сбросы при подготовке нефти на нефтегазодобывающих предприятиях;

• сбросы при зачистке пефтяных резервуаров;

• сбросы при испытании скважин, КРС, ПРС;

• • аварийные разливы при добыче и транспортировке нефти;

амбарные деградированные нефти;

• нефтешламы транспортного цеха.

При хранении нефтешламы отстаиваются и разделяются на три слоя: верхний слой - трудноразделимая .эмульсия нефтепродуктов с водой й механическими примесями, с глубиной слоя количество нефтепродуктов и примесей снижается, .

средний слой - осветлепшя вода, загрязненная нефтепродуктами ■ и взвешенными частицами,

нижний слой - донный осадок, состоящий из твердой фазы, пропитанной нефтепродуктами и водой; содержание нефтепродуктов относительно постоянное, количество механических примесей растет с глубиной.

Способы переработки отходов можно разделить на две группы: К индустриальным относят способы, при которых отходы перерабатываются но схемам и на оборудовании, аналогичным применяемым для получения товарной продукции из первичного сырья.

■Утилизационные методы включают способы, получившие распространение только в процессах переработки вторичного сырья или защиты окружающей среды.

Весь процесс переработки и утилизации нефтешлама можно представить -в виде схемы (рисунок 2), в которой расположены основные этапы:

— сбор нефтешлама из резервуара или забор из пруда отстойника;

— транспортировка нефтешлама к установкам по подготовке или для переработки и утилизации;

=—предварительная подготовка нефтешлама как для транспортировки, - так и для переработки и утилизации;

--методы и способы переработки и утилизации нефтешлама;

Нефтешлам из-за значительного содержания в нем нефтепродуктов можно отнести к вторичным материальным ресурсам. Использование его в качестве сырья ■ является одним из рациональных способов его утилизации, так как при этом достигается определенный экологический и экономический' эффект Область. . применения, .продукты переработки и утилизации нефтешлама приведены на" рисунке 3.

Установка" по переработке нефтешламов фирмы «КХД Хумбольд Бедаг» (ФРГ). Особенность технологической схемы установки производительностью' 15 м3/ч заключается в двухступенчатой сепарации водной фазы после декантора и дозировки деэмульгаторов в узле обезвоживания и извлечения нефти. На первой ступени сепарации, получается водная фаза требуемой чистоты (0,5 % нефтяной фазы). Если количество исходного нефтешлама не позволяет этого, предусмотрена возможность применения деэмульгаторов на первой ступени. Нефтяная фаза, поступающая; с первой ступени сепарации воды, разделяется во второй с помощью деэмульгатора на фазы: йефтяную и шламовый осадок. Предварительная подготовка шлама, проводимая на- узле извлечения и подачи, осуществляется путем перемешивания и нагрева шлама (с целью понижения его вязкости) для свободной воды и грубых мехпримессй в отстойнике; . . '

Для "откачки нефтешламов из шламохранилищ в зависимости от их доступности и удаленности предлагаются двухцшгнндровые поршневые насосы или эксцентриковые шнековые насосы. Установка размещается в двух сорокафутовых контейнерах; которые транспортируются на трейлере.

Недостатком. установки . является отсутствие заборного устройства, ■позволяющего готовить сырье стабильного состава, что сказывалось на качестве конечных продуктов.

Рисунок 2 Схема сбора, транспортировки, подготовки, переработки н утилизации нефти.

СБОР НЕФ1ЕШЛАМА ТРАНСПОР-

ТИРОВКА '

Е Насос

Экскаватор

Специальные

заборные

устройства

—Трубопровод ■ —Железнодорожн ый транспорт 1—1 Автомобильный . транспорт

Подогрев до 50° С Подогрев до 90° С ~ Сушка Пиролиз — Обработка деэмулыатором -Обработка растворителем " Обработка водяным паром ~ Обработка пенояоеителем -Промывка дренажной или -' пресной водой Электрическое воздействие-Воздействие магнитным-"

Воздействие акустическим полем ^

..Ультразвуковое воздействие Гравитационное ■ отстаивание Центрифугирование Сепарация Гидродинамическое воздействие Разделение в центробежном поле

• Экстракция Ректификация

■ Флотация нефти Биохимическое разложение

Обработка химреагентами (деэмульгатор, ингибитор коррозии)

Физическое воздействие (ультразвуковое, магнитное поле)

Филирование Подогрев

Смешение компонентов многопластными мешалками Отстаивание (травитационный эффект)

-Смешение с товарной нефтью ;

Смешение с твердыми компонентами ~ (гравий, щебень, цемент и др.) -Активацияпаровоздушной смесью

Эмульгирование с тяжелыми -—углеводородными смесями

Гранулирование или капсулирование с - гидрофобными реагентами (зола,

_известь, глина, катализаторы)

Сжигание в открытых амбарах _Сжигание в печах

Компостирование (торф, солома, почва, древесная стружка)

■ Строительные

материалы

С с

Топливные композиции

Захоронение, складирование

НЕФТЕ1Ш1АМ

Рисунок 3. Продукты переработки и утилизации нефтешламов

Буровые шламы

Разливы нефти ка

нефтедобывающих

предприятиях

Порывы ' -магистральных нефтепроводов

. Дониые осадки сооружений механической очистки сточных во д

-флотокоНцентрат с установок сепарации"

-Продукты зачистки' резервуаров

_Ста5ш1изироващше эмульсии КЗ отстойных аппаратов

' МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ УТИЛИЗАЦИИ ПОЛУЧАЕМЫЕ ТОВАРНЫЕ . ПРОДУКТЫ

Нагревание \

Амбарный-резервуарный

Обработка химреагентами -Воздействие физическими полями

Фильтрование

Промывка водой, теплоносителем

Отстаивание

Сепарация

Сушка

Центрифугирование

-. Экстракция

Биохимическое разложение

' Сжигание

. Компаундирование

Нефть 1-й группы (ГОСТ 9965-76. ГОСТ 51858-2002)

Нефтепродукты (ГОСТ 28576-90)

Смазочные вещества (ГОСТ 4.25-83)

Мазут, топливные композиции (ГОСТ 10585-99)

Битум (ГОСТ 9548-74)

Гидроизоляционный кровельный материал

(ГОСТ 9548-74)

Асфальтобетонные дорожные смеси (ГОСТ 9128-97) Бетон, шламобетон (ГОСТ 25820-2000) Кирпич (ГОСТ 530-95)

Реагенты для нефтедобычи типа РДН (ГУ 2458-00121166006-97) Керамзит (ГОСТ 9757-90)

ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРОДУКТЫ УТИЛИЗАЦИИ

Грунт рекультивированный

Зола

Вода

Сажа

Газ

Установки по переработке нефтешламов фирмы «Альфа Лаваль» используют в основном принцип высокоскоростной сепарации. Типичным примером таких систем является установка для переработки нефтешламов FOX 15. Она представляет собой модульную конструкцию на базе тарельчатого соплового сепаратора производительностью до 15м3/час, обеспечивающего' высокую эффективность разделения фаз за счет центробежного ускорения до 8000g. Установка способна перерабатывать жидкие отходы, состоящие из водопефтяной эмульсии, нефти, воды, и механических примесей в любых пропорциях. При этом на выходе из . установки обеспечивается , низкое содержание воды (0,1-1%) в очшценпой' нефтяной фазе.

Обычно переработка нефтешламов НПЗ требует . нескольких стадий сеперации, т.к. исходное сырье представляет собой трудноразделимую эмульсию. По этой причине FOX 15 может использоваться в качестве'как базового элемента многоступенчатой системы, так и отдельной установки.

. Для утилизации твердых донных осадков, остающихся в процессе переработки нефтешламов, разработана технология захоронения токсичных промышленных отходов (патент РФ № 2271881). Данный способ включает последовательную укладку и уплотнение водоИефтенепроницаемого экрана в виде бурового шлама и , отходов, покрытие последних водо-пефтснепрониЦаемым экраном, уплотнение и засыпку его слоем почвенно-растительного грунта с. последующей, .посадкой растений. . Отличительной особенностью является то, что перед укладкой буровой . шлам подвергают обезвоживанию' до остаточной влажности 5-30%, которое осуществляется путём испарения на открытом воздухе. Технический результат,. достигаемый при реализации предложенного способа, заключается в защите-окружающей среды и в обеспечении возможности дальнейшего использования захороненного отхода в других отраслях народного хозяйства:

Предлагаемая, технология: относится к способам временного или постоянного захоронения осадка сточных вод, в частности, для консервации доннЫх и других токсичных! нефгешламвв из. отстойных прудов нефтеперерабатывающих и. нефтехимических производств, а также шламохранилшц нефтегазодобывающих предприятий, которая решает техническую задачу упрощения процесса временного или постоянного захоронения токсичных отходов 3... 4 класса опасности: .

. В третьей главе приводятся результаты исследования, разработки и опытно-промышленных испытаний технологии обработки нефтяного ■ пласта, с использованием рабочих реагентов, получаемых из продуктов переработки нефтешламов.

После переработки нефтешламов остается сточная вода. Пройдя процедуру обессоливания она может применяться для приготовления водного раствора олигомера многоатомного спирта и глинистой дисперсии (патент РФ № 2239056)

Данная технология обработки нефтяного пласта с целью повышения его нефтеотдачи включает поочередную закачку в пласт 3-6 пар порций. глинистой дисперсии и водного раствора олигомера многоатомного спирта. Отличительной особенностью предложенной технологии является то, что:

во-первых, Дополнительно после каждой порции водного раствора олигомера многоатомного спирта закачивают порцию иеионогенного и анионоактивного

поверхностно-активных веществ ПАВ в кубовых остатках производства бутиловых спиртов,

во-вторых, тем, что концентрация водного раствора олигомера многоатомного спирта составляет 15-20.мас.%,

в-третьих, тем, что концентрация ПАВ в кубовых остатках производства бутиловых спиртов составляет 1-10об.%.

Реализация технологии приводит к увеличению охвата пласта, достигаемого более полным подключением к вытеснению его пизкопроницаемых интервалов. При этом также исключается резкий рост давления в процессе закачки реагентов.

Закачивают в пласт 1/п-.объема оторочки глинистой дисперсии, 1/п.объема оторочки водного раствора олигомера многоатомного спирта. Далее производят закачку 1/п объема оторочки раствора неиногенного и анионоактивного ПАВ кубовых остатков производства бутиловьрс спиртов. Повторение данных операций о существляетс я п раз, где п=3-6.

В нагнетательные скважины 20, 119, 323 Раевского месторождения были закачаны последовательно глинистая суспензия и композиция па основе многоатомных спиртов. Учитывая возможно очень низкую проницаемость нефтенасыщённых прослоев, для увеличения площади фильтрации и повышения фазовой прощщаемости для нефти дополнительно в них • закачали растворитель с добавкой ПАВ. Показатели эксплуатации скважин до и после воздействия приведены в таблице 1, а результаты интерпретации данных гадродинамический исследований скважин в таблице 2.

Таблица 1 - Показатели эксплуатации скважин до и после воздействия

№ СКВ Дебют нефти, т/сут Дебит жидкости, т/с\т Обводнен ность, ' % Дебит нефти, ■ т/суг Дебит жидкости т/сут Обводнен ность, % Прирост дебита нефти Снижение обводнен ности, %

до воздействия ' (в сентябре 2004г.) ■ после воздействия (в феврале 2005г.)

2 1,42 83,54 98,30 1,32 77,11 .98,29 -0,10 0,01

29 1,67 3,55 53,09 2,93 4,82 39,21 1,26 13,88

68 1,42 90,54 98,44 2,11 : 98,21 97,85 0,69 0,59

116 0,10 0,26 61,00 . 0,25 • 0,57 56,14 0,15 4,86

321 0,37 1,84 80,08 0,71 1,82 60,99 0,34 19,09

325 0,95 52,92 98,20 0,82 31,57 97,40 • -0,13 0,80

326 ■1,77 .11,63 84,79 3,39 8,04 57,84 .1,62 26,95

Таблица 2 - Результаты интерпретации данных гидродинамических исследований скважин

№ нагнет, скважины Гидропроводность до воздействия (09.2004г.), мкм2*см / (мПа*с), зоны Гидропроводность носле воздействия (09.2004г.), мкм2*см / (мЦа*с), зоны

ближней средней удаленной ближней средней удаленной

20 103,89/13 ■ 179/35 167 93,8/15 189,8 177,7..

119 348,3/15 167,8/44 99,6 . 327,8/17 101,9/47 103

323 ■ 30,3/12 33,4/41 37,4 15,5/9 16,7/45 17,5

Примечание. В знаменателе дроби указан радиус зоны воздействия, м

Промысловые показатели эксплуатации скважин опытного участка, а также данные гидродинамических исследований свидетельствуют о том, что разработанная технология повышения нефтеотдачи пластов позволила реализовать рассмотренную схему эффективного воздействия на слоисто-неоднородные коллекторы с высокой степенью выработай извлекаемых запасов. Технологическая эффективность за первые 2 месяца после воздействия дает основание рекомендовать применение технологий по предлагаемой схеме для более рациональной выработки трудноизвлекаемых запасов нефти, приуроченных к водонефтяным зонам, коллекторам с высокой степенью неоднородности: с высокопроницаемыми (до 2 мкм2) промытыми прослоями и низкопроницаемыми (до 0,025 мкм2) нефгенасыщенными прослоями с выработкой извлекаемых запасов более 98,5 %. С учетом относительно небольшого промышленного опыта новую технологию МУН пока.рекомендуется применять в терригенных коллекторах с приемистостью . нагнетательных скважин ' более 100м3/сут. Технологический эффект разработанной технологии на .Раевском месторождении продолжается. Однако первые полученные результаты послужили основанием для принятия решения о расширении онытно-промынщенных работ по внедрению разработанной технологии на месторождениях Башкортостана.

В четвертой главе дается оценка эколого-экономической ситуации' в Аксаковском УДНГ и оценка предотвращенного ущерба в результате ■ осуществления мероприятий по утилизации.

При переработке нефтешламов количество полученной и сданной нефти зависит как от" количества переработанного' шлама, так и от процентного содержания в нем нефти. Можно выделить три основных фактора влияющих на' себестоимость: изменение (рост) цен на используемые ресурсы, количество перерабатываемого нефтешлама, процентное содержание пефгги в нефтешламе, способ начисления амортизации. На рисунке 4 приведена структура затрат на переработку нефтешлама.

0 вспомогательные материалы ЁЗ хранение нефти б цеховые расход« О налоги

2002

1 энгргоресуроы 3 амортизации

i общепроизводственные расходы

Рисунок 4. Структура затрат на переработку нефтещлама.

В процессе переработки нефтепшама участвуют два йредприятия -Аксаковское УДНГ . и НТК "Проект", соответственно, каждое предприятие заинтересовано и получает какой-то эффект от переработки нефтепшама.

По мере; того, как изменялись внешние 'факторы, влияющие на получаемый результат (в первую очередь, цены на нефть), изменялся и порядок взаиморасчетов между УДНГ и НТК "Проект". Можно условно выделить три этапа - три основные схемы расчетов между УДНГ и НТК "Проект";

Первая схема. Нефтешлам, получаемый в процессе подготовки нефти и являющийся отходом производства добычи' нефти (УДНГ); реализуется предприятию, перерабатывающему его (НТК "Проект") по фиксированной цене, не учитывающей содержание нефти в нефтешламе. Схема представлена на рисунке 5,

Л И

реализация шлама

шк

- «Проект»

реализация нефти

Рисунок 5 - Схема расчетов между УДНГ и НТК "Проект" в 1997 - начале 1998 гг.

• Кроме того, уменьшаются платежи за размещение отходов, что также можно считать дополнительным эффектом.

II

ТДНГ'

: ДВшл+ ЛЗпл.с

0)

Где ДВщл - выручка от реализации нефтешлама;

АЗпл оте ~ уменьшение платежей за размещение отходов.

Пнтк = АВННТК+ 3Нтк ■ (2)

Где ДВННТК - выручка от реализации нефтешлама;

Знтк — затраты на переработку нефтешлама, т.е. все расходы предприятия, включая стоимость сырья.

По этой схеме УДНГ получает фиксированную прибыль от реализации 1т нефтешлама, прибыль НТК "Проект" может изменяться в зависимости • от со держания, нефти в нефтешламе. Так как фиксированная цена нефтешлама была установлена на низком уровне (1% от себестоимости добычи нефти), а фактическое содержание нефти в шламе было значительно выше, НТК "Проект" оказалось на более выигрышной позиции.

Вторая схема взаиморасчетов аналогична первой, но в этом случае цена реализации нефтешлама поставлена в прямую зависимость от содержания в нем нефти.

Причем,'на первом этапе взаимодействия по этой схеме (1997 — нач. 1998 г) цена нефтешлама была установлена как" себестоимость нефти умноженная па процент содержания нефти в шламе согласно лабораторным анализам (нефтешлам реализовывался по себестоимости содержащейся в нем нефти). В этом случае УДНГ получало максимальную выгоду от реализации шлама. ■ "

По мере снижения цен на нефть, НТК. "Проект" теряла свою прибыль до тех пор, пока разницы между ценой реализации нефти'и себестоимостью добычи нефти хватало' для покрытия эксплуатационных расходов (середина 1998г.). НТК обратилась с просьбой учитывать в стоимости шлама (со знаком ) затраты на подготовку нефти УДНГ и затраты на переработку шлама в расчете на 1т нефти -эксплуатационные затраты НТК "Проект". ...-.-

Теперь УДНГ перешло да более выигрышные позиции, т. к. при любой цене на нефть получало эффект от реализации шлама и уменьшения затрат на размещение отходов. НТК "Проект" сильно зависела от разницы между ценами на нефть и себестоимостью добычи нефти УДНГ.

Из всего вышеперечисленного следует, что самым проблемным моментом является отсутствие продуманной научно-обоснованной методики оценки стоимости нефтешлама.- ■ •

По мере роста цен на нефть (2000-2004г.г.) стал расти эффект, получаемый НТК "Проект", что привело к реализации третьей схемы расчетов. Нефтешлам не реализуется НТК "Проект", а остается в собственности УДНГ; УДНГ оплачивает НТК "Проект" услуги по переработке нефтешлама рисунок 6.

>ДйГ услуги по ттеперабо I кс

л г г , .Ьрпе*1)"»

Рисунок 6. Схема расчетов между УДНГ и НТК "Проект" . . в 2000-2004г.

Эффект получаемый УДНГ рассчитывается по следующей формуле:

П уднг = ДВН УДНГ — Зусл нтк (3)

Где ДВн УДНГ — выручка от реализации нефти, Зуслнтк - оплата услуг НТК

Эффект получаемый НТК "Проект" — прибыль, заложенная в стоимости услуг по переработке 1т нефтешлама как процент рентабельности (50%).

В этом случае НТК "Проект" получает стабильную прибыль. Прибыль, получаемая УДНГ зависит от содержания нефти в нефтешламе.

Воспользовавшись методикой определения предотвращенного экологического ущерба, утвержденной 30 ноября 1999 года председателем Государственного комитета РФ по охране окружающей среды. В. Й. Даниповым-Данильяном можно произвести расчет ' предотвращенного . ущерба в результате . осуществления : мероприятий по утилизации нефтешлама.

1. Оценка величины предотвращенного экологического ущерба от загрязнения водных ресурсов определяетсяпо формуле (4).

. ' Упрк т= (Уудв>Мвпк)*КэЕг; (4)

Величина предотвращенного экологического ущерба от загрязнения водных ресурсов равна (по формуле 4) 9712*2,07*1,14 = 22918,38руб. = 22,92 тыс. руб

2. Оценка величины предотвращешюго в результате природоохранной деятельности ущерба от захламления земель несанкционированными свалками производится по формуле (5). . .

ПР=-УПул£**Кп), (5)

Ветчина предотвращенного экологического ущерба в'результате уменьшения захлалтепия земельных ресурсов составит 26,0*0,1*1-2,бтыс. руб.

3. Оценка величины предотвращенного в результате природоохранной деятельности ущерба от загрязнения земель химическими веществами определяется до формуле:

' (6)

Предотвращенный экологический ущерб от загрязнения земель химическими веществами составляет 26,0*0,1*2*1=5,2 тыс. руб.

4: Расчет предотвращенного ущерба . атмосферному воздуху рассчитывается по формуле:

. Улрг = Уудг]Г М^и'К^, (7)

К-1

Предотвращенный экологический ущерб от загрязнения атмосферного воздуха равен €7,4*18,56 = 1250,94руб,=1,25 тыс.руб.

5. . Расчет предотвращенного ущерба окружающей природной среде в результате их утилизации рассчитывается по формуле (8, 9).

. Утаярг = у01Хуж2АМ4*К?э (8)

Г^'^^Г^К0,.' (9)

Предотвращенный экологический ущерб в результате ликвидации ранее размещенных отходов равен 193,3 * 1800 = 347,Ятыс.руб.

Суммарный предотвращенный экологический в результате природоохранной деятельностиугцерб находят по формуле (10).

Уцр ~~ .Пр X ирс!*^" ^ прх-'" У^рг"^" У° прг .

Он составит 22,92 +2,6+5,2+] ,25+347,9 = 379,87 тыс.руб./год.

Производится расчет экономической эффективности утилизации нефтешлама.

Установка по переработке нефтешлама с использованием в качестве сырья нефтешлам, реализуемый АкСаковским УДНГ, введена в эксплуатацию с 1997года. Эффективность переработки нефтешлама зависит от факторов: - цена на нефть; себестоимость добычи нефти; процент содержания нефти в нефтешламе; эксплуатационные расходы на переработку нефтешлама.

Для конкретных условий можно рассчитать минимальное содержание нефти в нефтешламе, при котором переработка шлама будет целесообразна. Прибыли от

реализации нефти должно быть достаточно, чтобы возместить расходы по переработке нефтепшама в расчете на 1т нефти.

Если Ц -цена реализации нефти,

Сн — себестоимость добычи 1т нефти, Сщл — стоимость услуг по переработке 1т нефтещлама, К - содержание нефти в шламе, можно рассчитать минимальный процент содержания нефти, уравняв прибыль полученную от реализации нефти (Ц - Сн) и затраты на переработку шлама в расчете на 1т нефти (Сщд/ к). Получаем: .

Ц-Сн = Сщл/к (И)

к =Сшд/(Ц-Сн) (12).

' Например, при цене реализации нефти 1875руб./т., себестоимости 1015руб./т, услуги по переработке нефтепшама 300руб./т., минимально-необходимое содержание нефти в шламе по формуле. (12):.

к„ = 300 / (1875-1015) г 35%

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Изложенные в диссертационной работе. результаты исследований и их обобщение Позволяют сделать следующие выводы и рекомендации:

1.Проведен .геолого-промысловый анализ разработки и оценена . эффективность внедрения технологий повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти на крупнейшем в Аксаковского управления добычи нефти и газа (УДНГ) Шкаповском нефтяном месторождении. Выявлены приоригетшле направления развития и совершенствования технологий увеличения нефтеотдачи.

2 .Дана характеристика производственной среды, проведен анализ промышленной безопасности объекта на примере Аксаковского УДНГ.

3.Обосновано использование нефтешламов в качестве .сырья и предложен рациональный способ его утилизации, произведена оценка предотвращешюго ущерба (от загрязнения водных ресурсов, от . захламления земель несанкционированными свалками, от загрязнения земель химическими веществами, от загрязнения'атмосферного воздуха) в результате осуществления мероприятий по утилизации нефтещлама.

4.Разработаны технология обработки нефтяного пласта с использованием оставшейся после переработки нефтешламов воды для приготовления водного раствора олигомера многоатомного • спирта и глинистой дисперсии (Патент РФ №2239056), а также технология захоронения токсичных промышленных отходов (Патент РФ №2271881)

5.Рассчитана экономическая эффективность утилизации нефтещлама доя предприятий участвующих в процессе. переработки, установлен предел

экономической целесообразности переработки нефтешламов, разработана методика учета изменения предела целесообразности переработки нефтешлама при изменении технологий и условий утилизации.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1.Хурамшина Л,В. Методы переработки нефтешлама /Международная дистанционная конференция «Горное, нефтяное и геоэкологическое образование в XXI веке», Москва С374-377,2004. •

' 2.Хурамщина Л.В. • Экономико-экологические вопросы утилизации . нефтешламов в НГДУ. «Аксаковнефть» /Международная дистанционная конференция «Горное, нефтяное и геоэкологическое образование в. XXI веке», Москва С377-380,' 2004,

3.Хурамшина Л.В., Оценка экологического, ущерба, связанного с наличием и утилизацией нефтешламов, на примере НГДУ «Аксаковнефть» «Региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике», Т П. Физика. - Уфа: Изд-во, 2004, - СЛ96-201.

4.Хурамшина Л.В. Результаты вибросейсмовоздействия на Шкаповском месторождении ООО НГДУ «Аксаковнефть» /Сб. докладов науч.-практ. конф. «Проблемы освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов»: IV Конгресс нефтегазопромышленников России. - Уфа: Изд-во «Монография», 2005; - С227-229 (Соавтор Г.Р.Байтурина ).

• 5..Хурамшина Л.В. Мероприятия по утилизации и вторичному использованию нефтешлама/Сб. докл. йауч.-практ. конф. «Проблемы освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов»: IV Конгресс нефтегазопромышленников России — Уфа: Изд-во «Монография», 2005. - С338-341 (Соавторы Г.Х. Габитов, Э.М. Гатауллипа, ' К.Н..Нагуманрв). . .

6.Хурамшина Л.В. Перспективы НГДУ по утилизации нефтиачамов /Сб. докл. ' VI Конгресса нефтегазопромышленников России «Научные исследования и практика

. совершенствования эксплуатации нефтяных месторождений РБ». — Уфа: Изд-во «Монография», 2005. С18-24 (Соавторы Г.Х. Габйгов, Э.М Гатауллина, К.Н. . Нагуманов, Фсрдмап В.М.).

7.Хурампшна Л.В. Технология проведения инвентаризации нефтешламов по радиационному фактору /Сб. докл. VI Конгресса нефтегазопромышлешшков России «Научные исследования и практика совершенствования эксплуатации нефтяных месторождений РБ». - Уфа: Изд-во «Монография», 2005.С24-27 (Соавторы Г.Х. Габитов, К.Н. Нагуманов, Фердман В.М.)

В.Хурамшина Л.В. Очистка нефтезагрязненных земель методом активизации аборигенной микрофлоры /Сб. докл. VI Конгресса нефтегазопромышленников России «Научные исследования и практика совершенствования эксплуатации

8.Хурамшина Л.В. Очистка нефтезагрязненных земель методом активизации аборигенной микрофлоры /Сб. докл. VI Конгресса нефтегазопромышленников России «Научные исследования и практика совершенствования эксплуатации нефтяных месторождений РБ». — Уфа: Изд-во «Монография», 2005. С27-31 (Соавторы Э.М. Гатауллина, О.А.Игнатьева, Л.Ю. Кузьмина, К.Н. Нагуманов, В.М. Фердман.)

9.Хурамшина JIB. Пат. 2239056 RU, / Способ обработки нефтяного пласта. (Соавторы В.Ф. Мерзляков, А.Г. Телин, Н.С. Волочков, А.М.Попов, Р.И. Мухутдинов, В.Е Игнатьева, Е.В. Лозин )

10. Хурамшина Л.В. Пат. 2271881 RU, /Способ захоронения токсичных промышленных отходов (Соавторы Хал плов В.Ш., Гильманов Х.Г., Шайбекова Э.Б, Гера ЛН.)

11.Хурамшина Л.В. Нефтешламы: образование, безопасная переработка, использование продуктов переработки. - Уфа: Изд-во «Монография», 2006.-116с.

12.Мерзляков В.Ф., Попов A.M., Хурамшина Л.В., Игнатьева В.Е., Гафуров О.Г. Применение технологии на основе многоатомных спиртов для увеличения нефтеотдачи слоисто-неоднородных слаборасчлененных пластов //Нефтяное хозяйство. - 2005. - № 12. - С. 42.

Соискатель

ЛВ. Хурамшина

Подписано к печати 06.09.2006 Бумага офсетная, формат 60x84/16 Отпечатано методом ризографии. Тираж 100 экз. Уч-изд. л. 3,64, усл. печ. л. 2,79 Башкортостан, 450075, г. Уфа, пр. Октября, 129/3 Тел. (3472) 35-77-19

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Хурамшина, Людмила Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

1 .ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЮГО-ЗАПАДА БАШКОРТОСТАНА

1.1. Условия добычи нефти

I 1.1.1 .Краткая характеристика района деятельности

1.1.2.Геолого-промысловая характеристика

1.1.3 .Особенности нефтеносности Шкаповского месторождения

1.1.4 .Характеристика геолого-физических и физико-химических свойств пластовых систем

1.1.5.Текущее состояние разработки нефтяных месторождений (интегральные показатели)

1.1.6.Состояние разработки Шкаповского нефтяного месторождения

1.2 Совершенствование технологий повышения эффективности разработки и добычи нефти на рассматриваемом месторождении 29 1.2.1.Оценка эффективности применения методов увеличения нефтеотдачи

1.2.2. Анализ результатов вибросейсмовоздействия на Шкаповском нефтяном месторождении

1.3.Характеристика производственной среды, анализ опасностей и производственных вредностей на предприятии

1.3.1.Мероприятия по обеспечению безопасности производства, а так же безопасной эксплуатации установки по переработке нефтешлама

1.3.2.Анализ надежности защиты работников нефтедобывающих предприятий в чрезвычайных ситуациях

1.3.3.Мероприятия по охране окружающей природной среды в Аксаковском УДНГ

2.НЕФТЕШЛАМЫ КАК ГЛАВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

2.1. Подготовка нефти, газа и воды

2.1.1. Общая схема подготовки нефти

2.1.2. Процессы, протекающие при подготовке нефти

2.1.3. Источники образования нефтешлама и его хранение

2.2. Методы переработки нефтешлама 75 2.2.1 .Описание установки по переработке нефтешламов «КХД Хумбольд Бедаг» 83 2.2.2. Описание установки по переработке нефтешламов «Альфа Лаваль»

2.3. Мероприятия по утилизации нефтешлама 87 2.3.1.Область применения, продукты переработки и утилизации нефтешлама

2.4. Способ захоронения токсичных промышленных отходов

3.СПОСОБ ОБРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕШЛАМОВ

3.1 .Задача и ожидаемый технический результат

3.2.0писание установки для исследования

3.3.Комплекс исследований, результаты опытов

3.4. Применение технологии на основе многоатомных спиртов для увеличения нефтеотдачи слоисто-неоднородных слаборасчлененных пластов

4.0ЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕШЛАМА

4.1.Оценка предотвращенного эколого-экономического ущерба в результате осуществления мероприятий по утилизации 121 нефтешлама

4.2.0рганизационно-экономические вопросы утилизации нефтешлама на нефтедобывающих предприятиях

4.2.1.Основные технико-экономические показатели установки утилизации нефтешлама

4.2.2.Сравнительная характеристика методических подходов к оценке стоимости нефтешлама

4.2.3.0ценка стоимости нефтешлама в 1997-2001 гг.

4.3.Методика оценки экономической эффективности

4.4.0ценка экономической эффективности утилизации нефтешлама

4.5.Оценка экономической эффективности процесса переработки нефтешлама в НТК «Проект»

4.6.0ценка пределов экономической целесообразности переработки нефтешлама

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение безопасности разработки нефтегазовых месторождений совершенствованием методов утилизации нефтешламов"

Актуальность проблемы. Обеспечение безопасности производственных процессов, сохранение и охрана природных богатств и ресурсов - важнейшие мировые проблемы, все более усложняющаяся в связи с интенсивным развитием промышленности. Мероприятия, направленные на обеспечение промышленной безопасности рассматриваются как часть глобальных экономических и социальных мероприятий.

Деятельность нефтегазодобывающих предприятий вызывает обычно негативные изменения в каждом объекте окружающей среды. Необходимость возмещения ущерба, нанесенного окружающей среде, закреплена Конституцией РФ и законодательными актами РФ.

На предприятиях нефтяной промышленности нефтяные шламы, образующиеся при добыче, промысловой подготовке и транспортировке нефти накапливаются в открытых амбарах-накопителях. Накопление и хранение нефтешламов происходило в течение десятков лет, и на протяжении всего этого времени они оказывали негативное воздействие на воздух, почву, подземные воды и локальные биоценозы. Общее количество накопленного нефтешлама на предприятиях АНК «Башнефть» к 2000 году составило более 200 тыс.т. Ежегодно на предприятиях АНК «Башнефть» образуется от 4,2 до 9,2 тыс.т нефтешламов, которые при отсутствии технологии их обезвреживания и утилизации являются одними из наиболее опасных загрязнителей окружающей среды.

В результате проведенных опытных и научно-исследовательских работ было решено проверить эти разработки на специальных полигонах. Технология переработки нефтешламов состоит из двух отдельных технологий: переработки жидких нефтешламов в товарную нефть и деструкции нефтешламов, представленных донными осадками и загрязненными грунтами. Такая схема позволяет собрать и концентрировать нефтешламы непосредственно на месте их утилизации и хранить с минимальным ущербом для окружающей среды.

В результате централизованного сбора, переработки и утилизации имеющихся и вновь образующихся нефтешламов на нефтепромысловых объектах получается комплексный эффект:

1.Обеспечение промышленной и экологической безопасности. Снижения наличия и предотвращение накопления объемов загрязнения и концентрации вредных веществ в окружающей среде, а также кризисной экологической ситуации, связанной с нефтешламами.

2.Экономический. Сокращение и возврат земельных площадей, изымаемых из хозяйственного и сельскохозяйственного оборота для хранения и захоронения нефтешлама. Снижается плата за загрязнения окружающей среды твердыми отходами. Получение прибыли за реализацию товарной нефти, от переработанного нефтешлама.

З.Социальный. Снижение заболеваемости населения, оздоровление условий труда и среды обитания человека. Повышение занятости и создание структуры рабочих мест.

Утилизация нефтешламов делает возможным превращение вредных для окружающей среды соединений в ценные и безопасные продукты.

Актуальность проблемы утилизации нефтяных шламов обуславливается двумя основными задачами: во-первых, это обеспечение промышленной и экологической безопасности, во-вторых, использование содержащегося в их составе вторичного сырья (углеводородов, редких металлов и других полезных компонентов).

Цель работы. Повышение безопасности разработки нефтегазовых месторождений осуществлением научно-обоснованных мероприятий по утилизации нефтешламов.

Основные задачи исследований:

• проанализировать текущее состояние разработки объектов Аксаковского УДНГ и оценить эффективность внедрения технологий повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти (на примере Шкаповского месторождения);

• дать характеристику производственной среды и провести анализ промышленной безопасности объекта;

• обосновать использование нефтешламов в качестве сырья и предложить рациональный способ его утилизации;

• оценить экономическую эффективность утилизации нефтешламов и пределы экономической целесообразности их переработки.

Научная новизна;

1 .Разработана технология захоронения токсичных промышленных отходов, содержащих твердые донные осадки с остатками химреагентов и нефтешлама (патент РФ №2271881).

2.Разработана технология получения нефтевытесняющего состава на основе остаточной воды путем смешения раствора олигомера многоатомного спирта и глинистой суспензии (патент РФ № 2239056)

3.Проведена оценка величины предотвращенного ущерба путем осуществления мероприятий по утилизации нефтешламов, предотвращающих загрязнения водных ресурсов, земель химическими веществами, атмосферного воздуха и захламления земель несанкционированными свалками.

4.Рассчитана экономическая эффективность утилизации нефтешламов для предприятий, участвующих в процессе переработки, установлением пределов экономической целесообразности переработки и их утилизации.

Основные защищаемые положения.

1 .Геолого-технологические особенности и критерии применимости технологии воздействия на нефтяной пласт с целью интенсификации нефтевытеснения с использованием оставшейся после переработки нефтешламов воды для приготовления водного раствора олигомера многоатомного спирта и водной глинистой дисперсии.

2.Технология захоронения токсичных промышленных отходов.

3.Результаты оценки величины предотвращенного ущерба после осуществления мероприятий по утилизации нефтешлама.

4.Методика оценки стоимости и пределов экономической целесообразности переработки нефтешламов.

Практическая ценность работы и реализация в промышленности.

Результаты полученных рекомендаций использованы для приготовления новых растворов на основе продуктов переработки нефтешлама и их закачки в пласт для интенсификации нефтевытеснения на Шкаповском и Раевском месторождениях, что позволило добыть дополнительно 905,4 т нефти с экономическим эффектом 881 860 рублей. Научно-методические разработки для оценки экологического ущерба в водной среде, земель, атмосферного воздуха могут быть использованы в текущей производственной деятельности на нефтегазодобывающих предприятиях и нефтеперерабатывающих заводах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на региональных и международных конференциях: «Горное нефтяное и геоэкологическое образование в XXI веке» (г. Москва 2004г.); «Региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике» (Уфа, БГУ 2004г.); «Проблемы освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов» (Уфа 2005г.); «Научные исследования и практика совершенствования эксплуатации нефтяных месторождений РБ» (Уфа 2005г.),

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Хурамшина, Людмила Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены проблемы накопления, утилизации и использования продуктов утилизации нефтесодержащих отходов.

1.Проведен геолого-промысловый анализ разработки и оценена эффективность внедрения технологий повышения нефтеотдачи и интенсификации добычи нефти на крупнейшем в Аксаковском управлении добычи нефти и газа (УДНГ) Шкаповском нефтяном месторождении. Выявлены приоритетные направления развития и совершенствования технологий увеличения нефтеотдачи.

2.Дана характеристика производственной среды, проведен анализ промышленной безопасности объекта на примере Аксаковского УДНГ.

3.Обосновано использование нефтешламов в качестве сырья и предложен рациональный способ его утилизации, произведена оценка предотвращенного ущерба (от загрязнения водных ресурсов, от захламления земель несанкционированными свалками, от загрязнения земель химическими веществами, от загрязнения атмосферного воздуха) в результате осуществления мероприятий по утилизации нефтешлама.

4.Разработаны технология обработки нефтяного пласта с использованием оставшейся после переработки нефтешламов воды для приготовления водного раствора олигомера многоатомного спирта и глинистой дисперсии (Патент РФ №2239056), а также технология захоронения токсичных промышленных отходов (Патент РФ №2271881)

5.Рассчитана экономическая эффективность утилизации нефтешлама для предприятий участвующих в процессе переработки, установлен предел экономической целесообразности переработки нефтешламов, разработана методика учета изменения предела целесообразности переработки нефтешлама при изменении технологий и условий утилизации.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Хурамшина, Людмила Владимировна, Уфа

1. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем: Учебник/ Под ред. д-ра хим. наук, проф. Доломатова М.Ю., д-ра техн. наук, проф. Теляшева Э.Г. М.: Химия, 2002. - 608с.

2. Амирханова И.А., Русакова СВ., Ямалов И.У. Экологическая безопасность Республики Башкортостан. Выпуск №2 "Закон об экологической безопасности Республики Башкортостан. Лицензирование". Уфа: МЧС и экобезопасность РБ, 1996. 85 с.

3. Баймухаметов К.С., Викторов П.Ф., Гайнулин К.Х и др. Геологическое строение и разработка нефтяных и газовых месторождений Башкортостана. -Уфа: РИЦ АНК "Башнефть", 1997. 424 с.

4. Байков У.М.,. Галиев М.А Охрана природы на нефтепромыслах Башкирии. Уфа: Башк.кн. изд-во, 1987,-272 с.

5. Баширов В.В., Бриль Д.М., Фердман В.М., Техника и технология поэтапного удаления и переработки отборных нефтешламов. Обзор информ. / ВНИИ ОЭНГ-М., 1992. -140с.

6. Баширов В.В., Характеристика нефтепромысловых отборов и их влияние на окружающую среду. (Защита от коррозии и охрана окружающей среды). М.ВНИИ ОЭНГ.1993. - с.15-16

7. Белов П.С., Голубева И.А., Низова С.А. Экология производства химических продуктов из углеводородов нефти и газа. Учебник для ВУЗов.- М.: Химия, 1991,256с.

8. Габитов Г.Х. Оптимизация процессов выработки остаточных запасов нефти и обеспечение безопасности нефтегазового комплекса республики Башкортостан. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Уфа, 2005г.,23с.

9. Габитов Г.Х. Оптимизация процессов выработки остаточных запасов нефти и обеспечение безопасности нефтегазового комплекса Республики Башкортостан. Дис. канд. техн. наук. Уфа, 2005.

10. Герштанский О. С. Добыча высокопарафинистой нефти на поздней стадии разработки многопластовых месторождений Казахстана/ Нефтяное хозяйство. 2004. - № 8. - С. 110-113

11. Данилов-Данильян В.И. Методика определения предотвращенного экологического ущерба, Москва 1999г.

12. Зайнуллин Х.Н., Минигазимов Н.С., Расветалов В.А., Утилизация и обезвреживание нефтесодержащих отходов Уфа: Экология, 1999.-300с.

13. Зайнуллин Х.Н., Минигазимов Н.С., Расветалов В.А., Пути решения проблемы утилизации нефтесодержащих шламов в Республике Башкортостан/ Промышленные и бытовые отходы. Проблемы решения. Матер, подгот. конф. 4.1. Уфа, 1996.- 158с.

14. Зайнутдинов Р.А., Крайнова Э.А., Юшкова И.В. Экономические рычаги взаимоотношения предприятий нефтегазового комплекса с окружающей средой. М.: "Альта-Пресс", 2001.- 188 с.

15. Игнатьева В.Е. Перспективы применения отходов нефтехимического производства для повышения нефтеотдачи пластов//Нефтепромысловое дело. -1994. -№ 5. С. 40-43.

16. Исследования и испытания методов увеличени нефтеотдачи пластов. Сборник научных трудов. М., Всерос. нефтегаз. науч. - исслед. исслед. ин-т, 1995.-138с.

17. Карник Ж.Л. Нефтепереработка в Западной Европе и законы о вредных выбросах //Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1991. - № 8. - С. 70-74.

18. Лалаева З.А. Нефтешламы нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности некоторых объектов Башкортостана, их свойства и пути рационального использования: Дис. канд. техн. наук. Уфа, 1995.

19. Лотош В.Е. Классификация утилизационных технологий переработки отходов. Екатеринбург: Издат-во Ур. гос. эконом, ун-та, 2003.-4с.

20. Магид А.Б. Технология переработки нефтешламов с получением товарных продуктов // Докл. отраслевого совета по экологии (г.Москва, 5 июня 2003г.). Уфа: Изд-во ГУП ИНХП, 2003. - с. 169-172.

21. Мерзляков В.Ф., Обоснование и совершенствование технологий разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Москва. Недра. 2003.

22. Мерзляков В.Ф., Попов A.M., Игнатьева В.Е., Гафуров О.Г. Применение технологии на основе многоатомных спиртов для увеличения нефтеотдачи слоисто-неоднородных слаборасчлененных пластов. Нефтяное хозяйство, № 12.2005

23. Мерзляков В.Ф. Комплексные технологии основа управления разработкой месторождений Нефтяное хозяйство. - 2004. -№11. -С. 66-70.

24. Методика определения предотвращенного экологического ущерба, утвержденная 30 ноября 1999 года председателем Государственного комитета РФ по охране окружающей среды В. И. Даниловым-Данильяном

25. Мещеряков С. Концептуальные подходы к решению экологических проблем нефтегазового комплекса. Научно-технический журнал «Технологии ТЭК» № 12.2005

26. Мифтахов Р. А, Ямалов И.У. Экологическая безопасность Республики Башкортостан. Выпуск №3 "Отходы". Уфа: МЧС и экобезопасность РБ, 1997.-66 с.

27. Нефтепереработка и нефтехимия. 1989. - № 12.-е. 8-9.

28. Нормы пожарной безопасности 166-97 от 1 марта 1997г.

29. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 3265. Корректировка ОВОС Шкаповского нефтяного месторождения. Уфа: БашНИПИнефть, 1997.-242с.

30. Отчет о состоянии источников пресной воды и пресноводного комплекса на месторождениях НГДУ «Аксаковнефть» за 2002 год.

31. Отчет о научно-исследовательской работе. Авторский надзор за реализацией уточненного проекта разработки Шкаповского нефтяного месторождения. Уфа: БашНИПИнефть, 1997. -450 с.

32. Отчет о научно-исследовательской работе по теме 3039. Оценка воздействия на окружающую среду разработки Шкаповского месторождения. -Уфа: БашНИПИнефть, 1991. -250 с.

33. Охрана окружающей среды/ Под ред. А.С. Брылова и К. Штродки. М.: Высшая школа, 1985. 288с.

34. Пальгунов П.П. и др. Утилизация промышленных отходов. М.: Стройиздат 1990. - с. 247-253.

35. Патент РФ № 2239056. Способ обработки неоднородного нефтяного пласта/В.Ф. Мерзляков, А.Г. Телин, Н.С. Волочков и др. 2004.

36. Патент № 2271881. Способ захоронения токсичных промышленных отходов/ Халилов В.Ш., Гильманов Х.Г., Мерзлякова JI.B., Шайбекова Э.Б., Гера Л.Н., 2004г.

37. Положение о производственном контроле за соблюдением требований производственной безопасности на опасных производственных объектах НГДУ "Аксаковнефть" от 25 мая 2001 г.

38. Положение о системе обеспечения производственной безопасности и охраны труда на предприятиях компании "Башнефть" от 17 марта 1998 г.

39. Пономарев В.Г., Иоакимис Э.Г., Монгайт И.П. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов М.: Химия, 1985. - 230 с.

40. Пояснительная записка к годовому отчету за 1998 г. НГДУ "Аксаковнефть".

41. Пояснительная записка к годовому отчету за 1999 г. НГДУ "Аксаковнефть".

42. Пояснительная записка к годовому отчету за 2000 г. НГДУ "Аксаковнефть".

43. Пояснительная записка к годовому отчету за 2001 г. НГДУ "Аксаковнефть".

44. Пояснительная записка к годовому отчету за 2002 г. НГДУ "Аксаковнефть".

45. Программа работ по охране окружающей среды НГДУ "Аксаковнефть" на 2001-2005 годы. пос. Приютово, 2000.

46. Расветалов В.А., Брондз Б.И., Тяжкороб JI.A. Физико-химические свойства нефтешламов, активных илов и их смесей // Сб. научн. тр.: Разработки в области защиты окружающей среды. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. - с. 83-79.

47. Совершенствование технологии применения НПАВ для увеличения нефтеотдачи/В.Е. Игнатьева, Н.Н. Силищев, Р.Ф., Нигматуллина и др.//Нефтяное хозяйство. -1992. № 6. - С. 49-50.

48. Суханов В.П., Переработка нефти М.: Высш. школа, 1979. 335с.

49. Суфьянов P.P. Исследования воздействия высокочастотного электромагнитного поля на нефтяные шламы. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Уфа, 2005.

50. Федеральный закон от 21.07.1997г №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»;

51. Хайдаров Ф.Р., Хисаев Р.Н., Шайдаков В.В. и др. Экологические проблемы нефтяной промышленности. «Монография», Уфа, 2005. 190 с.

52. Хайдаров Ф.Р., Артемьев Ю.А., Хакимов Р.Н., Шайдаков В.В., Емельянов А.В. Проблемы образования и утилизации нефтешламов //Экология и безопасность жизнедеятельности: Сб. матер. III Международ, науч. конф. Пенза: РИО ПГСХА, 2003.-с. 212-213.

53. Химия и технология топлив масел М.: "Химия" 1983, №8, - 48с.

54. Хурамшина JI.B. Методы переработки нефтешлама Международная дистанционная конференция «Горное, нефтяное и геоэкологическое образование в XXI веке» Российская Федерация, г.Москва С374-377, 2004г.

55. Хурамшина Л.В. Экономико-экологические вопросы утилизации нефтешламов в НГДУ «Аксаковнефть» Международная дистанционная конференция «Горное, нефтяное и геоэкологическое образование в XXI веке» Российская Федерация, г.Москва СЗ77-380, 2004г.

56. Хурамшина JI.B. Нефтешламы: образование, безопасная переработка, использование продуктов переработки. «Монография», Уфа, 2006. 116с.

57. Шорникова Е.А. Некоторые возможные способы утилизации отходов бурения и нефтедобычи // Биологические ресурсы и природопользование. Сургут: Дефис, 2002. - Вып.5. - с.99-109

58. Штур В.Б., И.Р. Киреев. Безопасность жизнедеятельности. -Уфа: УГНТУ, 2002. -55 с.

59. Яковлев B.C., Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. М.: Химия, 1987. 152с.