بخشی از مقاله
شیوه های مدیریت پسماند در صنعت حفاری
چکیده
اجرای عملیات حفاری و توسعه میدان نفت و گاز از نظر زیسـت محیطـی نگرانـی هـای بسیاری را برمی انگیزد چرا که تولید کننده ی مقادیر قابل توجهی از پسماندها بـوده کـه حاوی اجزای گوناگون، با اثراتی متفـاوت و مخـرب بـر محـیط زیسـت اسـت.به منظـور شناسایی این اثرات لازم است کلیه پسماندها از نظر کمی و کیفی شناسایی گردند تا بـا استفاده از شیوه های موجود، اثرات این فعالیت ها به حداقل رسانده شود. عوامل عمده ای که به واسطه آنها در فعالیتهای حفاری بر محـیط زیسـت اثـر گذاشـته مـی شـود،وجود قطعات سنگ جدا شده در طول عملیـات و نیـز سـیال حفـاری کـه جهـت بـالا آوردن قطعاتی از دیـواره چـاه بکـار مـی رود ،مـی باشـد.در ایـن مطالعـه بـه شناسـایی کیفـی پسماندهای حفاری پرداخته شد و سپس با بهره گیری از قانون حفاظت و احیای منابع و همین طور دستورالعمل مدیریت پسماند در عملیات حفـاری و اکتشـاف (نفـت و گـاز) USEPA ،روش ها و راهکارهای اجرایی و قابل دسترس جهت کاهش و یا حذف اثرات و مدیریت پسماند سیالات حفاری شده است.
واژگان کلیدی :صنعت حفاری،مدیریت پسماند،گل حفاری،محیط زیست،کاهش.
مقدمه
تولید پسماند ها یک محصول جانبی صنعتی شدن می باشـد(.(Bashat,2011 توسـعه صنعتی در کشورهای در حال توسـعه معمـولا بـدون فـراهم آوردن زیـر سـاخت هـای اجتماعی صورت می گیرد(.(Alshammarin et al,2008حاصل این نگـرش مـدیریتی
،بی توجهی به ظرفیت خود پالایی محیط زیست و بهره برداری بی رویه از منابع طبیعی موجود است که عواقب نامطلوبی از جمله آلودگی روزافزون محیط زیست را در پی دارد (عبدلی و همکاران،(827:1370 ،
(Elshorbagyet et .al,2005) .مته های حفاری باعث وارد کردن سیالات حفاری بـه درون زمین و بیرون راندن مواد سیال طبیعی ماننـد شـور آب، گـاز طبیعـی و سـولفید هیدروژن از زمین و رساندن آنها به سطح می شود. برخـی از آثـار احتمـالی مربـوط بـه اکتشاف و استخراج نفت و گاز در منطقه تولیدی یا نواحی مجـاور آن شـامل دگرگـونی زمین در جریان احداث تاسیسات حفاری- لولـهگـذاری و یـا سـاخت مخـازن و احـداث شبکه راهها و سایر تاسیسات تولید، رها شدن گلهای حفاری حـاوی فلـزات سـنگین در محیط می باشد. هم چنـین حفـاری منبـع آلـودگی هـای چنـد جانبـه همزمـان شـامل محتویات جامد، مایع و گاز خواهد بود .امروزه توسعه روز افزون آگـاهی عمـومی دربـاره محیط زیست در صنعت حفاری چاههای نفت و گاز، منجر به آن شده است که مسـائل زیست محیطی نقش تعیین کننده ای در انتخاب ترکیب و ساخت سیالات حفـاری ایفـا کنند، لذا در ارزیابی مواد مورد استفاده در گلهای حفاری کارایی ماده بایسـتی در برابـر سازگاری آن با محیط زیست و نحوه دفع آن در نظر گرفته شود .اکنون در ایران فقط از سیستم های کنترل جامدات (الک لرزان، شن زدا، ماسـه زدا، سـانتریوژ) بـرای جداسـازی ذرات جامد از گل برگشتی از چاه به منظور افزایش سرعت حفاری و کـاهش مشـکلات حفاری مربوط به عدم کنترل مواد جامد موجود در گل حفاری و هم چنین بازیافت گل حفاری و برگرداندن آن به سیستم فعال گل استفاده شده است اما بـرای حفـظ محـیط زیست میادین نفت و گاز ایران، بررسی جنبه ها و رفع آثار سوء زیست محیطی عملیـات حفاری و کاربرد و اصول و روشهای مدیریت پسـماند و زائـدت حفـاری چـه در نـواحی خشکی یا دریایی تا کنون هیچ اقدام سازمان یافته و مدرنی صورت نگرفته است و حتی ضوابط زیست محیطی و چگونگی حذف ضایعات و پساب های حفاری تعریـف و تـدوین
نگردیده است(جمشیدی،.(1383 بر همین اساس عمل دفع یـا د فـن زائـدات حفـاری و پسماندها (خصوصاً گل های حفاری) باید تحت مدیریت صحیح با در نظر گرفتن قـوانین و مقررات و با رعایت کامل ملاحظات زیست محیطی صورت گیرد . در این مقاله مروری
مختصر برروش های حاضر مدیریت پسماند سیالات حفاری شده است.
مواد و روش ها
برای دستیابی به نفت موجود در اعمال زمین از حفاری چاه هـای نفـت و گـاز اسـتفاده می شود. گل های حفاری نقش مهمی را در عملیات حفاری چـاه هـای نفـت و گـاز ایفـا می نمایند و خواص آنها از نظر فیزیکی و شیمیایی در مناطق مختلف مـورد حفـاری بـه لحاظ جغرافیایی و زمین شناسی متفاوت می باشند. اساس گلهای پایه آبـی و روغنـی را آب، روغن، و یا آب نمک تشکیل می دهد و آب و سیالات آلـی فاقـد کلیـه خصوصـیات شیمیایی و فیزیکی مورد نیاز برای همه نیازهای گل حفاری می باشد بنابراین بر حسـب ضرورت به آن، انواع مواد شیمیایی و کانی ها جهت تغییر خصوصیات اضـافه مـی گـردد. این خصوصیات شامل ویسکوزیته، دانسـتیه، افـت سـیال روانکـاری خـوردگی، کنتـرل میکروبی می باشد که جهت کنترل هر یک، از مواد افزودنی خاصی استفاده مـی شـود. از جمله این مواد برای گل های پایه آبی و روغنی شامل بنتونایت، سواش، کاستیک سووا، آهک، باریت، گازوئیل مواد پایدار قلیـایی، اسـیدهای آلـی، آسـفالت هـای اکسـید شـده می باشد. به لحاظ اینکه برای حفر هر چاه نیاز به چند هزار شبکه گل می باشـد کـه در مخازن مجاور چاه تهیه و در پایان حفاری در همان زمینها رها خواهد شد و با توجه بـه اینکه بطور متوسط در یک مخزن به وسعت چند هکتار حدود صد چاه حفر مـی گـردد، در نتیجه صدها هزار بشکه گل آلوده کننده محیط زیسـت بـه ازاء هـر مخـزن نفـت در سطح زمین رها می گردد که اثـرات سـوء و غیـر قابـل جبرانـی را بـر محـیط بـه جـای میگذارند(جعفرزاده حقیقی فرد ،.(1386 لذا بررسی ایـن پسـماندها بـه لحـاظ نـوع و
میزان مواد آلاینده و مقایسه با استانداردهای موجود برای شناخت آلاینـده هـا و تعیـین روشهای مدیریتی مناسب جهت حذف و یا کاهش آلاینده های مذکور به منظـور اعمـال مدیریت صحیح پسماند با توجه به تنوع و شدت آلودگی در صنایع بـالا دسـتی نفـت و اکتشاف و تولید، امری اجتناب ناپذیر می باشد تا از این طریق برنامه ریزی هدفمنـدی در جهت صیانت از زیست بوم و اقلیم های متنوع کشـورمان در کنـار توسـعه ایـن صـنعت مدنظر قرارگیرد.در پایان نامه کارشناسی ارشد با عنوان بررسی بازیافت مواد گل حفاری از کنده های حفاری و جلوگیری از آلودگی های محیط زیست در زمان حفـاری در ابتـدا به بررسی انواع گل های حفاری مورد استفاده در ایران و انواع روش ها و تکنولـوژی هـای موجود برای مدیریت پسماند گل های حفاری و پس از آن به میزان آلاینـدگی ناشـی از گلهای حفاری مورد استفاده در میدان مارون مورد ارزیابی قرار گرفت و سپس بـا توجـه به پسماندهای میدان مذکور و تکنولوژی های جدید، روش تخلیه صفر را برای پسماندها ارائه داده اسـت. بطـوری کـه هیچگونـه پسـماندی در پایـان عملیـات در اطـراف چـاه برجانخواهد ماند.در تحقیقی با عنوان »اثرات زیست محیطی ناشی از پسماندهای جامـد و مایع چاه های نفت« به بررسی در خصوص حفاری چاه های نفت و گاز و آلـودگی هـای حاصل از حفاری و روش های مختلف حذف و یا تخفیف آلودگی های ناشی از حفـاری و امکان استفاده مجدد و بهینه از پسماندهای جامد و مایع حفاری چاه ها و جمـعبنـدی و بررسی اقتصادی و مقایسه روش های مختلف کاهش آلودگی زیسـت محیطـی در حـین حفاری پرداخته است (انبیاء، .(1384
عملیات حفاری
چاه اصولاً حفره ای استوانه ای شکل عمودی یا مورب است که بـا سـوراخ کـردن پوسـته زمین به کمک وسایل مکانیکی ایجاد می شود. عمل سوراخ کردن زمین حفـاری نامیـده
می شود. به جز حفر چاه ،عملیات حفاری شامل کلیه کارهایی است کـه بـرای شـناخت مخازن و ایجاد شرایط بهره برداری انجام می شود. تکنولوژی حفاری ابزارها، دستگاه هـا و کلیه وسایل مورد استفاده را در عملیـات حفـاری و نیـز تکنیـک هـا و روش هـای آن در برمیگیرد (جهرمی، .(1381 چاهها عمدتاً به 3 دسته تقسیم میکنند:
چاههای اکتشافی :
چاه اکتشافی چاهی است که برای مطالعه و ارزیابی یک یا چند لایه ناشناخته از طبقات زیرزمینی در یک ناحیه معین حفر می شود. این ناحیه در برگیرنده یک سـاختار زمـین شناسی یا محدوده جغرافیایی مشخص است که احتمالاً از لحاظ شغل و سـاختار و نیـز نوع سازند، شرایط مناسبی را برای داشتن یک مخزن انباشته از نفت و گاز در خود دارد.
چاههای توصیفی :
با حفر چاه اکتشافی علاوه بر اثبات وجود نفت و گاز در مخزن و بـه وجـود آمـدن یـک میدان نفتی جدید ،مقدار زیادی اطلاعات زمین شناسی و مخـازن بدسـت مـیآیـد کـه براساس آن صحت و سقم پیش بینی های اولیه نیز مشخص می گـردد. امـا بـرای تعیـین دقیق حجم ذخیره بهرهدهی میدان نفتی، تعیین عمق سطوح نفت، گاز و آب در مخـزن نفتی، مشخص نمودن حدود و ابعاد مخزن و نیز میزان تولید و بهره دهی از هر چاه، پس از مثبت بودن نتایج عملیات یک چاه اکتشافی، چندین چاه بـا نـام توصـیفی، در نقـاط مختلف مخزن نفتی حفر میشوند.
چاههای توسعهای :
پس از اثبات وجود یک مخزن بهره ده در یک میـدان و انجـام کلیـه ارزیـابی هـای لازم ،میدان در مرحله توسعه قرار می گیرد. بدین ترتیب که با توجه به قدرت بهـره دهـی آن تعداد زیادتری چاه در نقاط مختلـف آن حفـاری مـی شـوند تـا سـطح تولیـد از مخـزن گسترش یافته و بالا رود. همراه با آن تأسیسات بهره برداری میدان نفتی نیز ساخته شده
و میدان در مرحله بهره برداری قرار گرفته و تولید آغـاز مـی شـود .در شـکل شـماره (1) شماتیک چاه جهت تخمین پسماند سیالات حفاری تولیدی نشان داده شده است.
شکل(:(1شماتیک چاه جهت تخمین پسماند سیالات حفاری تولیدی
سیال حفاری
در حفاری دورانی، تداوم کار مته حفاری و بقای یک چـاه بسـتگی بـه گـردش پیوسـته سیال دارد. سیستم گردش های گل حفاری را می توان به دستگاه گردش خـون در بـدن انسان تشبیه کرد ،که بدون آن عملیـات حفـاری امکـان پـذیر نمـی باشـد (آریادوسـت، .(1379 فاکتورهای متنوعی در انواع سیالات حفاری از نظر ترکیبات شیمیایی و غلظـت مواد تشکیل دهنده و هم چنین چگالی آنها به لحاظ جغرافیایی و زمین شناسی دخالت داشته که بایستی در نظر گرفته شوند (صفی خانی، .(1382 گل حفاری سیالی است که از دو فاز مایع و جامد تشکیل شده و خصوصیات آن با کم و زیاد شدن مواد جامد تغییر می کند. پایه اکثر سیالات حفاری راجع آب، نفت، هـوا، گازهـای طبیعـی و کـف اسـت.
تقریباً در 85 درصد از چاههای حفاری شده از گل پایه آبـی اسـتخاله مـیشـود. تقریبـاً برای همه چاه های باقی مانده، از گل پایه روغنی استفاده میشود. عموماً سیال پایه (آب یا نفت) به نظر نمی رسد خواص شیمیایی و فیزیکی مناسب برای تامین اهداف اسـتفاده از آن را داشته باشد، و یک سری از افزودنی هایی برای تغییر خواصشـان لازم مـی باشـد (جمشیدی و همکاران، .(1389 جامدات زمانی کـه همـراه گـل حفـاری از دیـالیز بـالا می آیند تمایل به ته نشین شـدن بـه سـمت پـایین را دارنـد. زیـرا جامـدات از سـیالات سنگین تر می باشند. سیالات حفاری هم چنین به پایداری دیواره چاه کمـک مـی کننـد. افزودنی هایی به طور رایج به منظور افزایش ویسکوزیته ی سیال برای کاهش سرعت تـه نشین شدن استفاده می شود. یک سری افزودنی ها نیز برای افزایش وزن سیال اسـتفاده می شود. افزودنیهای سیال حفاری سمی هستند و امروزه موضوع آئیننامهها میباشـند. به منظور برآورده کردن قوانین این آیین نامه های جدید، تعـداد زیـادی از افزودنـیهـای جدید ساخته شده اند. این افزودنی هـای جدیـد دارای مـواد سـمی کمتـری نسـبت بـه افزودنی های قبلی می باشند، بنابراین اثرات زیست محیطی آنها به مراتـب خیلـی کمتـر
است . گلهای پایه آبی علاوه بر آب ممکن است حاوی مواد شیمیایی حـل شـونده، ذرات رس و انواع ذرات بسیار ریز دیگـر باشـند. گلهـای روغنـی حـاوی 2 تـا 15 درصـد آب بصورت قطران امولسیونه هستند. اینها نوع ویژه ای از سیال حفاری بوده که کاربردشـان نسبت به گلهای پایه آبی خیلی گرانتر تمام شده و عموماً کمتر استفاده میشود.
انواع سیالات حفاری
وقتی تاریخچه تکاملی اکتشاف و استخراج نفت با اسـتفاده از دکلهـای دورانـی حفـاری مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد این نتیجه گیری می شـود کـه در بـه وجـود آمـدن، کاربرد و طبقه بندی و تنوع سیالات حفاری ،عوامل و فاکتورهای مختلفی دخالت داشته و دارند که برخی از آنها بصورت ذیل میباشند :
-1 امکانات فنی و توسعه تکنولوژی شیمیایی -2 عوامل زمین شناسی از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی طبقات زمین -3 عوامل اقتصادی -4 راندمان موفقیت در تکمیل چاه
-5 فاکتور زمانی تشکیل چاه -6 امکانات پرسنلی از نظر تخصص و تجارب علمی و عملی
براساس مطالعات علمی و عملی انجام شده مشخص گردیده که سه پایه مهم و اصلی در تشکیل سیالات حفاری از نظر وزنی دخالت دارند که شـامل: هـوا، روغـن و آب بـوده و تحت شرایط فرمولسیون مناسبی از نظر فیزیکی و شیمیایی تواماً یا به صورت جداگانـه شرکت داشته و طبقه بندی می شوند . در هر صورت در ساخت هـر نـوع سـیال حفـاری حداقل یک پایه و اساس عمده مانند هوا، روغن و یـا آب شـرکت دارد. بـر ایـن اسـاس طبقهبندی سیالات حفاری به صورت زیر میباشد:
الف- سیالات پایه آبی
