Научно-производственные основы организации экологического мониторинга скважин и мероприятий по предупреждению разливов нефти

В 2001 году, в целях разработки и внедрения новых технологий, рационализации технологических процессов на месторождениях НГДУ-2 ОАО «Белкамнефть», приказом генерального директора ОАО «Белкамнефть» был создан Цех научно-исследовательских и производственных работ (ЦНИПР). Основными задачами этого структурного подразделения предприятия стало проведение химических анализов продукции скважин, нефтепромысловые, гидродинамические исследования нагнетательных, добывающих, водозаборных скважин.

В настоящее время структура цеха сформирована из 12 лабораторий. Это научно-исследовательская лаборатория нефтепромысловых исследований, лаборатория анализа работы фонда и повышения нефтеотдачи пласта, лаборатория охраны окружающей среды и 9 химических лабораторий, в число которых входят товарные лаборатории по сдаче товарной нефти и лаборатории по исследованию нефти в добывающих скважинах. Все они оснащены необходимыми новейшими приборами и оборудованием, а также автомашинами и специализированной техникой, предназначенной для глубинных и других исследований. Весь поток информации обрабатывается при помощи компьютеров.

В цехе трудятся 115 сотрудников, из них 70 процентов – женщины. Это операторы, лаборанты, слесари, дефектоскописты. В цехе ежегодно ведется обновление техники и оборудования. За период существования ЦНИПР была выполнена специальная программа по обучению и стажировке персонала на проводимых научно-исследовательских конференциях. Специалисты цеха прошли обучение в РГУ им. Губкина (г. Москва).

В данной статье из всего спектра деятельности ЦНИПР мы выдели два направления, непосредственно связанных с охраной окружающей среды: организацию контроля и экологического мониторинга скважин и деятельность по предупреждению разливов нефти. Кроме экологической и социальной значимости, мероприятия, проводимые в этой сфере, позволяют получить значительный экономический эффект и повышают репутационный капитал предприятия.

Организация контроля и экологического мониторинга работы скважин

В 2006-2007 гг. ремонт резервуарного парка проводится только с использованием эпоксидной грунтовки Interseal. Толщина покрытий проверяется индукционным толщиномером Константа МК4 (Фото 1). Сплошность покрытий прооверяется с помощью искрового дефектооскопа "Корона -2" (Фото 2).

В целях контроля и оптимизации работы скважин ежесуточно лаборатории цеха проводят исследования порядка 150-210 проб нефти: на содержание солей и механических примесей, вязкость, плотность, обводненность, давление насыщенных паров, определение содержания серы и по другим параметрам. По результатам проводимых исследований был разработан комплекс мер по сохранению естественной проницаемости породы, расширению пор, а также использованию вязко-упругого состава, нагнетаемого в добывающие скважины в целях ограничения водопритоков. Его реализация позволила существенно увеличить текущую и суммарную добычу нефти, дебиты добывающих и приемистость нагнетательных скважин.

В 2005 году, с целью самостоятельного осуществления производственного экологического мониторинга на предприятии, в структуре ЦНИПР была создана лаборатория охраны окружающей среды (ЛООС) ОАО «Белкамнефть».

Важным принципом экологического мониторинга является комплексность: наблюдением и контролем, по возможности, должны быть охвачены все компоненты окружающей среды (воздух, водная среда, недра, почвы, рельеф, биота и ландшафты в целом). В соответствии с этим ЛООС постоянно увеличивает широту исследований: к поверхностным и подземным водам, сточным водам и почвам в 2007 году добавился атмосферный воздух, в 2008 будут проводиться опытно-фильтрационные работы на специальных наблюдательных скважинах.

Из года в год увеличивается и общий объем работ. Специализированное оборудование и средства измерения позволяют осуществлять, например, контроль загрязнений атмосферного воздуха экспресс-методами. Для этих целей предприятием на базе автомобиля «Газель» был оборудован «Передвижной лабораторный комплекс» (ПЛК). Установленные в нем высокоточные газоанализаторы позволяют производить измерения в реальном времени. С использованием ПЛК, в целях мониторинга месторождений, лаборантами цеха осуществляются практически ежедневные (иногда на несколько дней) выездные работы.

Для того чтобы результаты измерений были легитимными, а степень доверия к ним – достаточно высокой, инструментальными измерениями уровней загрязнения природных сред (в соответствии с Федеральным законом об охране окружающей среды №7 от 10.01.02 г.) должны заниматься аттестованные и аккредитованные специализированные организации. В августе 2006 года ЛООС успешно прошла аккредитацию в Системе аккредитации аналитических лабораторий (СААЛ).

Систематические наблюдения и измерения позволили ОАО «Белкамнефть» на основе анализа полученных данных выстроить эффективную систему мероприятий, направленных на снижение негативного воздействия на окружающую среду. В результате их реализации предприятию удалось достичь следующих целей:
- повысить уровень доверия населения к предприятию;
- нейтрализовать возможность публикаций необъективных материалов в СМИ;
- снизить экологические платежи;
- исключить возможность применения к предприятию необоснованных штрафных санкций со стороны природоохранных органов.

Антикоррозия металла – предупреждение разливов нефти
Еще одной важнейшей экологической задачей, которой активно занимается ЦНИПР, является предотвращение загрязнений окружающей среды нефтью (разливов), возникающих при эксплуатации нефтепромыслового оборудования и транспортной инфраструктуры (трубопроводов, емкостей). Предупреждение разливов нефти находится под постоянным контролем сотрудников лаборатории техники и технологии добычи нефти и защиты от коррозии НГДУ-2 (лаборатория ТТДН и ЗК).
Надежность трубопроводного хозяйства зависит от коррозионной агрессивности перекачиваемой жидкости и обеспечивается многими факторами, в том числе:
- наличием внутренней футеровки полиэтиленом;
- качеством строительно-монтажных работ;
- качеством наружной изоляции и состоянием системы наружной ЭХЗ.

Коррозионная агрессивность жидкости связана в основном с присутствием коррозионно-активных соединений кислорода и сероводорода. Кислород поступает в подтоварные воды системы ППД в основном из-за неплотностей сальников перекачивающих насосов, систематическая проверка его содержания проводится с помощью наборов Chimetrics (Германия, США). За 3 года постоянного контроля не было отмечено ни одного случая содержания кислорода, что говорит о качественной работе служб главного механика добывающих цехов.

Главным союзником коррозии является сероводород, который имеет двойное происхождение. Реликтовый – находящийся в пласте и вторичный – возникающий в результате действия сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ). Лаборатория ведет постоянный контроль за степенью зараженности СВБ в системе ППД.

Диаграмма 1.
Учитывая многообразие форм СВБ, сотрудниками лаборатории проводится подбор наиболее эффективных бактерицидов из числа производимых российской промышленностью. Для защиты от коррозии был подобран ингибитор коррозии комплексного действия (с бактерицидными свойствами). Так, например, в 2005-2006 годах было установлено, что основным источником заражения сточных вод системы ППД на Черновской УПН являются канализационные дренажные емкости, в которых количество СВБ превышало 109 кл/мл. Были заключены договора со специализированными предприятиями на вывоз стоков на поля биологической отчистки. Разработан технологический регламент по еженедельной обработке дренажной емкости №2 бактерицидом, что позволило снизить уровень зараженности жидкости до 103 кл/мл и значительно снизить заражения бактериями водяных резервуаров №5 и 6 и сточной (подтоварной воды) системы ППД. Планомерная обработка в течение 2006-2007 гг. бактерицидом и дозированием в систему ППД Черновского месторождения ингибитора коррозии – бактерицида СНПХ 1004 позволила снизить уровень зараженности добываемой жидкости с 103 до 102 кл/мл.

Особое внимание уделяется контролю качества строительных и изоляционных работ трубопроводов и емкостей. По рекомендации лаборатории отечественная эпоксидная грунтовка для внутреннего покрытия резервуаров была заменена на импортную эпоксидную грунтовку Interseal с более лучшей кроющей способностью и эксплуатационными свойствами. В 2006-2007 гг. ремонт резервуарного парка проводится только с использованием этого материала. Толщина покрытий проверяется индукционным толщиномером Константа МК4 (фотография 1). Лаборатория осуществляет контроль за качеством наружной изоляции трубопроводов, сплошность покрытий проверяется с помощью искрового дефектоскопа «Корона-2».
Диаграмма 2.
На основе анализа коррозионной активности жидкости были определены наиболее потенциально уязвимые места трубопроводного фонда НГДУ-2, на которых было установлено 11 узлов контроля коррозии (УКК). Для коррозионного мониторинга используется оборудование ИПТЭР г. Уфа. Измерение скорости коррозии проводится как наиболее широко используемым методом поляризационного сопротивления, так и гравиметрическим методом.

Помимо традиционного ингибиторного метода защиты и выбора новых ингибиторов – бактерицидов, лаборатория совместно с ведущими российскими производителями ведет работу по исследованию и внедрению физических методов снижения коррозии. Так, на УПН Черновского месторождения в 2006  г. был установлен магнитный индуктор производства НТЦ «Лантан», г. Екатеринбург. Омагничивание жидкости позволило снизить скорость коррозии на 30-50% без существенных затрат, в настоящий момент планируется установка нового, модернизированного индуктора.

Важнейшая задача определения остаточного ресурса трубопроводов в соответствии с РД 39-132-94 решается с помощью неразрушающих методов контроля (ультразвуковая толщинометрия, дефектоскопия) (фото 2): в качестве оборудования используется ультразвуковой дефектоскоп серии «Сканер», толщиномеры «Panametrics», УТ 93П. В 2007 г. было обследовано 60 емкостей и 336 трубопроводов,  выявлены  места с повышенным коррозионным износом – уменьшением толщины стенки трубопроводов и емкостей, в дальнейшем  за ними будет осуществляться постоянный контроль, а в некоторых будет проведен ремонт.

Наиболее перспективным методом определения наиболее опасных коррозионных мест является освоенный в 2006 году метод магнитной памяти с использованием прибора ИКН-3М-12, соответствующий ГОСТу Р 52330-2005.

На диаграмме 1 показано изменение объемов работ лаборатории за 2006-2008 (плановые) годы. На диаграмме 2 представлено распределение видов работ по лаборатории.

Метод магнитной памяти был применен в августе 2006 года при обследовании нефтесборных трубопроводов на Забегаловском месторождении. На одном из нефтепроводов от куста 2 до блока гребенок диаметром 114х4 мм, введенного в эксплуатацию в 1995 г., обнаружен участок с наибольшим градиентом распределения магнитного поля – рис. 1.

После шурфовки отмеченного участка и ультразвуковой толщинометрии был обнаружен участок с наружными вмятинами на поверхности трубопровода и локальным уменьшением толщины стенки до 2,2 мм. На основании полученных данных было принято решение о включении данного трубопровода в план капитального ремонта на 2007 год, который был выполнен.

Рисунок 1. Градиент распределения магнитного поля
Парк подземных трубопроводов защищает 35 катодных станций, контроль и техническое обслуживание за которыми осуществляет подрядная организация ООО «ЭХЗ». Большой объем работ был проведен по исследованию качества наружной изоляции с помощью прибора УКИ-1. В 2006-2007 гг. было обследовано более 90 км подземных трубопроводов, выявлены места некачественного нанесения покрытий, которые были отшурфованы и отремонтированы.

В силу экологической значимости решаемых задач лаборатория ТТДН и ЗК является одной из самых динамично развивающихся структур ЦНИПР. Это связано не только с постоянной поддержкой руководства НГДУ, но и с высоким качеством исполнения работ сотрудниками, объективным анализом полученных результатов и адекватными предложениями по решению существующих проблем.

В качестве заключения необходимо отметить, что вопросы обеспечения надежной и безаварийной работы оборудования, газонефтепроводов, резервуаров и сосудов, а также антикоррозийной защиты реального объекта следует решать, основываясь на всестороннем учете всех влияющих обстоятельств: конструкции объекта, среды, качества строительных работ, окружающих условий, условий эксплуатации. Всесторонний анализ позволяет определить возможные коррозионные повреждения, выбрать наиболее оптимальное оснащение для дальнейшей диагностики и определить технологии, позволяющие минимизировать негативный эффект воздействия неблагоприятных факторов.