Herman Z., Pudło J.,Problemy likwidacji i rekonstrukcji odwiertów na

Herman Z., Pudło J.,Problemy likwidacji i rekonstrukcji odwiertów na

3WP2-3.1
Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava
monografie 15, rok 2005, ročník LI, řada hornicko-geologická
Zdzisław HERMAN *, Janusz PUDŁO **
PROBLEMY LIKWIDACJI I REKONSTRUKCJI ODWIERTÓW NA ZŁOŻACH
SCZERPANYCH PRZEDGÓRZA KARPAT
Streszczenie:
Artykuł przedstawia opracowane techniki likwidacji odwiertów usytuowanych na sczerpanych złożach
gazu ziemnego znajdujących się na obszarze przedgórza Karpat.
Summary:
The paper presents technology of removing the surface equipment of abandonment gas wells on the
Carpathian Foreland.
Wprowadzenie
Celem likwidacji odwiertów jest wyeliminowanie wpływu wyrobiska górniczego na warunki
powierzchniowe. Potrzeba likwidacji odwiertów na obszarze południowej Polski wymaga specyficznego
podejścia do zagadnienia tak ze względu na społeczność lokalną, jak też otaczające środowisko. W wielu
przypadkach wiąże się to z koniecznością uprzedniej rekonstrukcji odwiertu, w celu uzyskania poprawnej
wtórnej likwidacji (relikwidacji). Konieczność przekazania terenu dla prawowitego właściciela po zakończeniu
eksploatacji wymaga demontażu uzbrojenia napowierzchniowego w likwidowanych odwiertach oraz wycinanie
podpowierzchniowych części rur okładzinowych jest poważnym problemem, który wymaga specjalnego
podejścia do zagadnienia. Prace te powinny odbywać zgodnie z ujednoliconą metodyką postępowania przy
uwzględnieniu kryteriów kwalifikacyjnych i warunków, jakim muszą odpowiadać likwidowane odwierty.
Likwidacja odwiertu powinna być wykonana w sposób zapewniający:
•
szczelną izolację przewierconych poziomów wodonośnych, roponośnych i gazonośnych,
•
właściwą ochronę środowiska.
Likwidację odwiertu przeprowadza się z użyciem materiałów, które są dostosowywane do istniejących
warunków geologicznych, złożowych i technicznych. W razie stwierdzenia szkodliwego dla środowiska
naturalnego naruszenia stosunków wodnych, ropnych i gazowych lub też stwierdzenia możliwości wystąpienia
takiego niebezpieczeństwa, powinna być przeprowadzona rekonstrukcja odwiertu, zanim zostanie on powtórnie
zlikwidowany.
*
Instytut Nafty i Gazu, Kraków, Poland
**
Zakład Robót Górniczych, Krosno, Poland
101
3WP2-3.1
Likwidacja napowierzchniowej części odwiertów musi być wcześniej poprzedzona:
•
analizą typowych uzbrojeń wylotów odwiertów ze względu na techniki usuwania wyposażenia
napowierzchniowego;
•
przyporządkowaniu do określonej grupy kryterium decydującego o demontażu uzbrojenia
napowierzchniowego i wycięciu przypowierzchniowej części rur okładzinowych (do 5 m);
•
wykonaniem projektu likwidacji odwiertu na podstawie dokładnej analizy warunków geologiczno –
technicznych odwiertu.
Prace likwidacyjne odwiertów na obszarze przedgórza Karpat
Prace związane z likwidacją odwiertu są ostatnim etapem jego historii i wiążą się z usunięciem
napowierzchniowej części zagłowiczenia odwiertu do głębokości około 2,5 m oraz rekultywacją terenu. Nie
mniej jednak, na każdym terenie mogą zachodzić nieprzewidziane zjawiska tak w odwiercie, jak i jego
otoczeniu w nieprzewidywalnym okresie czasu. W związku z tym, uważa się za konieczny montaż na obciętej
eksploatacyjnej lub technicznej kolumnie rur kryzy bazowej w celu ewentualnego dowiązania się do odwiertu w
przypadkach awaryjnych.
Głównym wykonawcą likwidacji odwiertów na obszarze przedgórza Karpat jest Zakład Robót
Górniczych w Krośnie. W okresie lat 1991 - 2000 wykonał on likwidację około 800 odwiertów(rys.1). Od roku
2000 prowadzi planowe likwidacje odwiertów, głównie na złożach przeznaczonych do całkowitej likwidacji.
Likw idacj e odw iertów w O/ZRG w Krośnie od 1991 roku
120
110
Ilość zlikwidowanych odwiertów
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1990
1991
1992
1993
1994
1995
Rok
102
1996
1997
1998
1999
2000
3WP2-3.1
Na podstawie analizy technicznej oraz wykonanych wizji lokalnych ustalono, że przy typowaniu
odwiertów do likwidacji stosowana będzie następująca kolejność:
1.
odwierty, które znajdują się na złożach przeznaczonych do całkowitej likwidacji,
2.
odwierty wyeksploatowane i zastawione, oddalone od centralnego punktu kopalni o utrudnionej
kontroli, stanowią dla środowiska zagrożenie związane z:
3.
•
możliwością niekontrolowanego wypływu węglowodorów,
•
wystąpieniem zagrożenia pożarowego i wybuchowego.
odwierty o bardzo małej wydajności.
Problemy likwidacji odwiertów
Problemy występujące przy wykonywaniu likwidacji odwiertów można podzielić na trzy podstawowe
grupy, mianowicie:
•
trudne warunki terenowe;
•
ekshalacje gazu wokół odwiertów zlikwidowanych;
•
nieskuteczna likwidacja odwiertów.
Trudne warunki terenowe. Powierzchnie obszarów górniczych na obszarze przedgórza Karpat i Karpat
posiadają charakter bardzo zróżnicowany. Występują duże różnice wniesień do chodzące do 200m. Część
terenów jest użytkowana rolniczo, a pozostała w znacznej części zalesiona. Na większości obszarów górniczych
znajdują się zabudowania wiejskie, a w niektórych przypadkach również miejskie. Takie warunki terenowe
stwarzają problemy, gdy w celu rekonstrukcji i likwidacji odwiertu konieczny jest wjazd urządzenia o większym
udźwigu niż zamontowane na stałe i stosowane do prac obróbczych urządzenie dźwigowe. Jedynie w takich
przypadkach, gdy nie ma możliwości wjazdu, odstępuje się od wycinania rur i wypełnia przestrzenie
międzyrurowe specjalnymi zaczynami. Jest to skomplikowana czynność, gdyż istnieje ograniczony dostęp do
przestrzeni międzyrurowych i w wielu przypadkach są one wypełnione solanką. Należy podkreślić, że
największą gwarancję skutecznej likwidacji daje wycięcie rur okładzinowych i wykonywanie korków w obrębie
tych wycięć.
Ekshalacje gazu wokół odwiertów zlikwidowanych. Ekshalacje gazu wokół odwiertów ropnych i
gazowych są bardzo częstym zjawiskiem na obszarze przedgórza Karpat i Karpat (rejon południowo–
wschodniej Polski). Przyczyną tych zjawisk jest skomplikowana budowa geologiczna i brak nieskuteczności
cementowanie rur okładzinowych. Ekshalacje gazu, często obserwuje się w znacznej odległości od osi odwiertu
(kilkadziesiąt metrów), przez co stwarzają duże zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi oraz naruszają przepisy o
ochronie środowiska. Problem ten nabiera szczególnej wagi przy zaprzestaniu eksploatacji odwiertów,
likwidacji złoża i zejściu z obszaru górniczego.
Przepisy Prawa Geologicznego i Górniczego nakładają na Przedsiębiorcę, posiadającego koncesję na
eksploatację złóż, bezwzględny obowiązek usunięcia zagrożenia i szkód wyrządzonych działalnością górniczą
oraz przywrócenia terenu do stanu z przed rozpoczęcia działalności górniczej (Prawo Geologiczne i Górnicze
Art. 73 p.1, Art.80 p.1, Art. 93, Art. 94).
W dotychczasowej działalności górniczej nie było skutecznej metody likwidacji ekshalacji
pozarurowych gazu, a co się z tym wiąże usunięcia zagrożeń i ochrony środowiska naturalnego. Opracowana
103
3WP2-3.1
przez pracowników naukowych Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie metoda likwidacji ekshalacji
poprzez cementowanie iniekcyjne otworami dała możliwość takiego uszczelnienia górotworu, które zapobiega
ekshalacji gazu na powierzchnię.. Na podstawie obserwacji terenowych można stwierdzić, że metoda likwidacji
ekshalacji jest skuteczna. W celu potwierdzenia skuteczności likwidacji ekshalacji wykonano badania
geochemiczne z wynikiem pozytywnym. W ostatnim czasie opracowano wspólnie z pracownikami Instytutu
Nafty i Gazu metodykę likwidacji odwiertów i usuwania uzbrojenia napowierzchniowego, która została z
powodzeniem wdrożona na wielu likwidowanych odwiertach.
Nieskuteczna likwidacja odwiertów. Na obszarach górniczych południowo–wschodniej Polski eksploatację
płynów złożowych prowadzono od końca XIX wieku. W obecnym czasie wokół niektórych odwiertów
obserwuje się wycieki substancji ropopochodnych, z czego można wnioskować, iż zostały one zlikwidowane
nieskutecznie bądź zostały zastawione bez likwidacji. Przykładowo, dla wielu starych odwiertów, takich jak:
Alma 33, Pollon 8, Łęki 6 i innych pozostała dokumentacja w postaci „Projektów geologicznych likwidacji”, z
której można tylko częściowo odtworzyć ich stany techniczne. Nie ma natomiast protokołów stwierdzających
wykonanie prac likwidacyjnych. Biorąc pod uwagę aktualnie stwierdzone nieszczelności w tych odwiertach,
można przypuszczać, że nie zostały one zlikwidowane lub likwidacja była nieskuteczna, a zatem wymagana jest
ich relikwidacja.
Ciecze wypełniające i mieszaniny uszczelniające do likwidowanych otworów
Płuczki bentonitowe i pasty bentonitowe. Ciecze te służą do wypełniania odcinków odwiertu między korkami
cementowymi w celu równoważenia ciśnień hydrostatycznych i złożowych. Ponadto powinny one również
spełniać funkcje uszczelniające w przypadku rozczelnienia się rur okładzinowych. W związku z tym ciecze te
winny charakteryzować:
-
bardzo wysokimi parametrami tiksotropowymi,
-
brakiem rozwarstwiania się na frakcje wodną i fazą stałą,
-
brakiem toksyczności,
-
brakiem korozyjnego oddziaływania na rury okładzinowe,
-
nie powinny powodować rozwoju flory bakteryjnej, a zatem w swoim składzie nie mogą zawierać pożywki
dla rozwoju tej flory,
-
odpornością na procesy starzenia w warunkach temperatur panujących w odwiertach,
-
możliwością wywierania represje na strefy skał zbiornikowych.
Mieszaniny uszczelniające. Warunkiem prawidłowej likwidacji odwiertu jest uszczelnienie stref chłonnych w
jego nieorurowanym odcinku. W tym celu należy przed wykonaniem korków cementowych udrożnić odwiert w
strefie chłonnej i doprowadzić do stabilizacji równowagi hydrostatycznej poziomu płuczki. Często likwidowane
odwierty udostępniają strefy chłonne o znacznie obniżonych ciśnieniach w porównaniu z ciśnieniem
hydrostatycznym cieczy (płuczka, solanka) w odwiercie. Wykonanie w takiej sytuacji korka cementowego w
strefie chłonnej będzie nieskuteczne, bowiem zaczyn cementowy wniknie w tę strefę, wymiesza się z wodą
złożową, co w efekcie prowadzi najczęściej do braku uszczelnienia. Likwidowanie stref chłonnych można
wykonywać poprzez dodatek materiałów uszczelniających do:
-
zaczynu cementowego,,
-
płuczki wiertniczej,
104
3WP2-3.1
-
płuczki wiertniczej i zaczynu cementowego.
W celu likwidacji chłonności stref złożowych dokonano opracowania receptur skutecznej mieszaniny
uszczelniającej dodawanej do płuczki bentonitowej. W technologii likwidacji odwiertów stosuje się również
pasty bentonitowe. Są to zagęszczone suspensje bentonitu w wodzie bez dodatku aktywatorów.
Ocena ryzyka wykonywanych prac z uwzględnieniem lokalizacji odwiertu w terenie
Z uwagi na płytko zalegające poziomy gazonośne w południowej Polsce występuje duże
prawdopodobieństwo migracji gazu w przestrzeniach międzyrurowych. W przypadku stwierdzenia stałych
wypływów gazu ziemnego należy przystąpić do rekonstrukcji odwiertu, mającej na celu zlikwidowanie stałych
wypływów gazu. Podczas sprawdzania przestrzeni międzyrurowych, szczególnie w odwiertach zlokalizowanych
blisko osiedli ludzkich, należy prowadzić monitoring obecności gazów wybuchowych i toksycznych.
Podsumowanie
1.
Ze względu na złożone warunki geologiczno-techniczne likwidowanych odwiertów w projektach likwidacji
winien być przygotowany wariantowy program prac, uwzględniający wszelkie możliwe do wystąpienia
trudności, a przede wszystkim:
2.
•
trudne warunki terenowe;
•
ekshalacje gazu wokół odwiertów zlikwidowanych;
•
nieskuteczne wcześniejsze likwidacje odwiertów.
Do prac likwidacyjnych winny być stosowane specjalne ciecze wypełniające i mieszaniny uszczelniające,
zapewniające długoterminową skuteczność ich oddziaływania.
3.
Prace związane z demontażem uzbrojenia napowierzchniowego i wycięciem rur okładzinowych powinny
być poprzedzone klasyfikacją odwiertów przeznaczonych do likwidacji, a następnie ich skuteczną
likwidacją.
Recenzent: doc. Ing. Dalibor Kalus, CSc., IGI HGF VŠB-TU Ostrava.
105