СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИНЫ Российский патент 2000 года по МПК A01B79/02 B09C1/00 E21C41/32 

Изобретение относится к охране окружающей природной среды в нефтегазовой промышленности, в частности к способам рекультивации земель после окончания строительства скважин.

Известен способ рекультивации земель при строительстве скважины, включающий обозначение границ земельного отвода, частичное снятие плодородного слоя почвы с площадки под комплекс бурового оборудования, ограниченной якорями крепления верхних растяжек буровой вышки, перемещение снятой плодородной почвы и временное ее хранение в отвалах за пределами буровой площадки, сооружение буровой установки, строительство скважины, демонтаж и вывоз бурового оборудования, возврат из мест временного хранения плодородной почвы и равномерное нанесение ее на нарушенные земли (см. Рациональная технология рекультивации земель при строительстве скважин // Нефтяное хозяйство, 1986, N 8. -с. 66- реклама). Недостатками данного способа является неизбежное, как показывают результаты экологического мониторинга, загрязнение в процессе строительства скважины всей территории буровой площадки, в том числе с оставленным (нетронутым) плодородным слоем почвы, нефтью, нефтепродуктами, химреагентами вследствие размещения привышечных сооружений, в частности, земляного шламового амбара и склада хранения горюче-смазочных материалов за пределами якорей крепления верхних растяжек буровой вышки, т.е. на территории земельного отвода с неснятой плодородной почвой, а также потрава этой же плодородной почвы тяжелой мобильной специальной техникой, применяемой при строительстве скважины (тракторы, бульдозеры, кран КП-25, цементировочные агрегаты и т.п.).

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ рекультивации земель при строительстве скважины, включающий обозначение вешками границ и плановой конфигурации земельного отвода, снятие с территории земельного отвода слоя плодородной почвы, перемещение и складирование ее в пределах этого же участка во временных буртах с трапециевидным поперечным сечением, производство земляных работ по вертикальной планировке площадки, сооружение котлованов под земляной шламовый амбар и фундаменты, возведение вокруг земельного отвода защитного грунтового обвалования, монтаж комплекса бурового оборудования, строительство привышечных сооружений, бурение, крепление и освоение скважины, демонтаж и вывоз бурового оборудования, извлечение и эвакуацию фундаментных блоков, ликвидацию земляного шламового амбара, планировку территории, возврат из мест временного хранения плодородной почвы и нанесение ее на рекультивируемый земельный отвод (см. Стетюха Е., Лютенко В. Охрана и рекультивация земли буровыми предприятиями Украины // Нефтяник, 1977, N 9.-С. 15-16).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что известный способ характеризуется низкой экологической, технической и экономической эффективностью рекультивации в результате снятия плодородного слоя почвы со всей территории земельного отвода, перемещения и хранения ее во временных буртах, размещаемых в пределах арендованной площадки, защищенной грунтовым обвалованием. Значительные объемы снимаемой механизированным способом плодородной почвы и минерального грунта для создания защитного обвалования не только не обеспечивают сохранность и рациональное использование земель, но и приводят к неоправданному нарушению почв, увеличивают продолжительность работы землеройной техники и, соответственно, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Земля, по определению ГОСТ 26640-85, есть важная часть окружающей природной среды, характеризующаяся пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами, являющаяся главным средством производства в сельском и лесном хозяйстве, а также пространственным базисом для размещения предприятий и организаций всех отраслей народного хозяйства. Земельный фонд планеты по своей природе является ограниченным и не может быть увеличен. По расчетам специалистов почвенный слой мощностью в 2-3 см формируется при благоприятных условиях в период от 200 до 1000 лет.

При строительстве скважин на суше неизбежно происходит механическое нарушение поверхности и растительного покрова, геохимическое воздействие на почвы. В этой связи проблема снижения землеемкости строительства скважин и охраны плодородной почвы является чрезвычайно актуальной.

Наиболее действенной мерой охраны почв при производстве земляных работ является снятие плодородного слоя. Тем не менее действующими "Нормами отвода земель для нефтяных и газовых скважин" СН 459-74 не предусмотрено размещение на территории земельного отвода, арендованного для строительства скважины, снятой с его поверхности плодородной почвы. Для строительства разведочной скважины требуется не менее 3,5 га. При толщине плодородного слоя почвы в 40 см объем снимаемой почвы составит 14000 м³ (с учетом коэффициента разрыхления К = 1,15 объем составит 16100 м³), для размещения которой, согласно "Стандарту объединения "Укрнефть" СТО 08-000-055-88 "Рекультивация земель, нарушенных при строительстве нефтяных и газовых скважин", дополнительно потребуется не менее 1,0 га земель.

Еще одной мерой защиты земель при строительстве скважин на суше является возведение вокруг буровой площадки обвалования из минерального грунта высотой не менее 1,0 м. Назначение обвалования состоит в предотвращении загрязнения сопредельной с буровой площадкой территории (почв) загрязненными стоками, нефтью и высокоминерализованными пластовыми водами при аварийных ситуациях в процессе бурения и освоения скважины и в предотвращении подтопления территории буровой площадки паводковыми водами и поверхностным стоком атмосферных осадков. Для сооружения механизированным способом защитного обвалования территории буровой площадки (3,5 га плюс 1,0 га под хранение плодородной почвы) требуется не менее 3620 м³ минерального грунта. Для производства земляных работ используется землеройная техника (бульдозеры, скреперы, грейдеры) с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), выбрасывающими в атмосферу значительное количество загрязняющих веществ.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются снижение размеров площади плодородной почвы, подвергаемой нарушению и загрязнению в процессе строительства скважины, обеспечение максимальной сохранности плодородной почвы, сокращение объемов и стоимости земляных работ при одновременном снижении выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от ДВС землеройной техники.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении экологической безопасности строительства скважины, технической и экономической эффективности рекультивации нарушенных земель вследствие снятия плодородного слоя почвы лишь на участке земельного отвода, где непосредственно размещаются комплекс бурового оборудования и привышечные сооружения, и возведения вокруг этого участка защитного грунтового обвалования, при этом размещение и временное хранение снятой плодородной почвы осуществляется на другом участке с нетронутым плодородным слоем почвы, причем оба участка размещены в пределах арендованного земельного отвода с обозначенными вешками границами.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем обозначение вешками границ и плановой конфигурации земельного отвода, снятие плодородного слоя почвы, перемещение и складирование ее во временные отвалы с трапециевидным поперечным сечением, производство земляных работ по вертикальной планировке площадки, сооружение котлованов под земляной шламовый амбар и фундаменты, возведение вокруг площадки защитного грунтового обвалования, монтаж комплекса бурового оборудования, строительство привышечных сооружений, бурение, крепление и освоение скважины, демонтаж и вывоз бурового оборудования, извлечение и эвакуацию фундаментных блоков, ликвидацию земляного шламового амбара, планировку территории, возврат из мест временного хранения плодородной почвы и нанесение ее равномерным слоем на рекультивируемый земельный отвод, особенность состоит в том, что предварительно обозначению вешками границ и плановой конфигурации земельного отвода, рассчитывают размер площади участка для временного хранения на территории земельного отвода снимаемой плодородной почвы и с учетом результатов расчета территорию земельного отвода делят вешками на два участка: первый - непосредственно используемый для размещения комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений и второй - для временного хранения снятой плодородной почвы, причем плодородный слой почвы снимают только с поверхности первого участка - собственно буровой площадки, а складируют и хранят снятую плодородную почву на втором участке - без снятия плодородного слоя почвы. Особенность состоит еще и в том, что защитное грунтовое обвалование возводят только по периметру первого участка - буровой площадки, а вешками обозначают всю территорию арендованного земельного отвода.

Особенность заявляемого изобретения состоит также в том, что участок для временного хранения снятой плодородной почвы размещают в пределах арендованного земельного отвода смежно с буровой площадкой: с двух-трех ее сторон. Помимо этого особенностью заявляемого изобретения является то, что временные отвалы хранения плодородной почвы с трапециевидным сечением выполняют с высотой до 3,5 м, а угол α наклона боковых откосов отвалов определяют по формуле:

где ϕ_п - угол внутреннего трения снимаемой почвы;
К - коэффициент запаса устойчивости (К = 1,4).

Расчет предварительно обозначению вешками границ и плановой конфигурации земельного отвода размера площади участка для временного хранения на территории земельного отвода снимаемой плодородной почвы и разделение вешками в соответствии с выполненным расчетом арендованного земельного отвода с четко обозначенными границами на два участка: первый - непосредственно под буровую площадку с комплексом бурового оборудования и привышечными сооружениями и второй - для временного складирования и хранения плодородного слоя почвы, снятие плодородного слоя почвы только с поверхности первого участка - собственно буровой площадки, возведение защитного грунтового обвалования исключительно вокруг буровой площадки, являющейся источником загрязнения компонентов окружающей природной среды, обеспечивает повышение экологической безопасности строительства скважины и сохранности плодородной почвы, снижение до 30% объемов и стоимости земляных работ, выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при производстве земляных работ.

Размещение участка для временного хранения снятой плодородной почвы в пределах арендованного земельного отвода смежно с буровой площадкой: с двух-трех ее сторон позволяет снизить расстояние перемещаемой снятой плодородной почвы, сократить объемы, продолжительность и стоимость земляных работ и, соответственно, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Выполнение временных отвалов хранения плодородной почвы высотой до 3,5 м обеспечивает:
благоприятные условия содержания почвы, исключающие ее переуплотнение;
благоприятные условия для рассеяния в приземной атмосфере выбросов загрязняющих веществ от низких источников (выхлопные газы ДВС, испарения с поверхности шламовых амбаров-накопителей отходов бурения и дегазации бурового раствора при выходе его на дневную поверхность) и исключение создания искусственного барьера по периметру земельного отвода и образования на территории буровой площадки застойных зон концентрации загрязняющих веществ, выбрасываемых двигателями внутреннего сгорания бурового комплекса и мобильной специальной техники.

Сооружение временных отвалов хранения плодородной почвы с углом α наклона боковых откосов, определяемым по приведенной выше формуле, позволяет обеспечить предотвращение обрушения боковых откосов отвалов почвы и рациональное использование площади земельного отвода.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена арендованная площадка для строительства скважины с плодородным слоем почвы, снятым на первом участке и размещенным на втором участке, а также с размещенным буровым оборудованием и привышечными сооружениями; на фиг. 2 показан разрез A-A на фиг.1.

Способ осуществляют следующими последовательными действиями в порядке изложения:
расчетным путем определяют размер площади участка для временного хранения на территории земельного отвода снимаемой плодородной почвы;
обозначают вешками границы и плановую конфигурацию земельного отвода, предоставленного во временное краткосрочное пользование на период строительства скважины с учетом размещения на его территории снимаемой плодородной почвы;
разделяют вешками территорию земельного отвода в соответствии с результатами выполненного расчета на два участка: первый - непосредственно используемый для размещения комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений, образующих собственно буровую площадку, и второй - для временного хранения снятой с первого участка плодородной почвы;
снимают плодородный слой почвы с поверхности первого участка - буровой площадки:
перемещают снятую с первого участка плодородную почву на второй участок с нетронутой плодородной почвой;
складируют снятую с первого участка плодородную почву во временные отвалы с трапециевидным поперечным сечением на территории второго участка, где ее хранят до окончания строительства скважины;
производят земляные работы по вертикальной планировке поверхности первого участка;
сооружают на территории первого участка котлованы под земляной шламовый амбар и фундаменты;
возводят вокруг первого участка - буровой площадки защитное обвалование из минерального грунта;
монтируют на территории первого участка буровое оборудование, строят привышечные сооружения, бурят, крепят и осваивают нефтегазовую скважину;
демонтируют и вывозят буровое оборудование:
извлекают и эвакуируют фундаментные блоки;
ликвидируют земляной шламовый амбар;
планируют территорию первого участка - бывшей буровой площадки;
возвращают со второго участка из временных отвалов плодородную почву на первый участок и равномерно наносят ее по его поверхности.

На основании рабочего проекта на строительство скважины нефтегазодобывающее управление в установленном порядке оформляет земельный отвод и производит оплату его аренды.

Для строительства разведочной скважины, при бурении которой могут быть вскрыты газовые пласты, независимо от типа буровой установки и высоты вышки, в соответствии с нормами CH 459-74 отводится 3,5 га для размещения комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений.

Расчетным путем определяют объем снимаемой плодородной почвы. При толщине плодородного слоя почвы 40 см ее объем с учетом коэффициента разрыхления (К = 1,15) составит 16100 м³.

Для временного хранения в течение строительства скважины плодородную почву формируют в отвалы высотой 3,0 м с трапециевидным сечением, приняв ширину верхнего основания трапециевидного поперечного сечения отвала равной 8 м (для обеспечения безопасной работы землеройной техники на гребне отвала). Угол α наклона боковых откосов отвала определяют по формуле:

Для суглинков угол внутреннего трения ϕ_п = 22^o (СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985. -с. 27).

Тогда нижнее основание трапеции будет составлять 27,6 м.

Площадь поперечного сечения при выбранных данных составляет S_тр = 53,4 м³.

Длина временного отвала плодородной почвы объемом 16100 м³ равна 301,5 м.

Площадь нижнего основания временного отвала плодородной почвы составляет 27,6 х 301,5 = 8321,4 м².

Таким образом общая площадь земельного отвода для строительства разведочной скважины с учетом размещения на его территории снимаемого плодородного слоя почвы только с буровой площадки составит 43321,4 м² или 4,33 га.

Обозначают вешками 3 на местности границы и конфигурацию земельного отвода площадью 4,33 га.

Разделяют вешками 4 территорию земельного отвода на два участка - 1 (площадью 3,5 га) - непосредственно используемый для размещения комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений и 2 (площадью 0,83 га) - для временного хранения снимаемой с участка 1 плодородной почвы 5.

Механизированным способом снимают плодородный слой почвы 5 толщиной 40 см с территории участка 1 под размещение комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений, перемещают снятую плодородную почву 5 на смежный с участком 1 участок 2 с нетронутым плодородным слоем почвы 6. На участке 2 снятую с участка 1 плодородную почву 5 объемом 16100 м³ формируют бульдозерами в отвал 7 высотой 3,0 м с трапециевидным поперечным сечением, у которого нижнее основание равно 27,6 м, а верхнее - 8 м, длина отвала - 301,5 м.

Бульдозерами (на чертежах не показаны) производят работы по вертикальной планировке поверхности участка 1. Механизированным способом сооружают на участке 1 котлованы под земляной шламовый амбар 8 и фундаменты 9 для размещения бурового оборудования.

Из минерального грунта, образовавшегося при вертикальной планировке поверхности участка 1 и отрывке котлованов 8 и 9, возводят вокруг участка 1 защитное обвалование 10 высотой 1,0 м с трапециевидным поперечным сечением, у которого нижнее основание равно 6,0 м, а верхнее - 2,0 м. Дорожными катками (на чертежах не показаны) производят уплотнение верха и боковых поверхностей защитного обвалования 10.

Монтируют на территории участка 1 комплекс бурового оборудования, включающий вышечный блок с буровой вышкой 11, верхними растяжками 12 и якорями 13, приемный мост со стеллажами 14, приводной 15 и насосный 16 блоки, циркуляционную систему 17 и строят привышечные сооружения, в том числе земляной шламовый амбар 8 с грунтовым обвалованием 18 высотой 0,5 м, склад горюче-смазочных материалов 19, котельную 20, склад 21 хранения химреагентов и материалов для бурения и крепления скважины с устьем 22.

Производят собственно углубление ствола скважины путем спуска бурильной колонны с породоразрушающим инструментом в скважину, разрушают породу забоя, выносят из скважины путем промывки разрушенную породу и накапливают ее на дневной поверхности в земляном шламовом амбаре 8, поднимают бурильную колонну из скважины для смены сработавшегося породоразрушающего инструмента, крепят стенки скважины при достижении определенной глубины обсадными трубами с последующим цементированием пространства между стенкой скважины и спущенными трубами - разобщают пласты, испытывают и осваивают скважину, демонтируют и вывозят буровое оборудование, извлекают и эвакуируют фундаментные блоки, ликвидируют земляной шламовый амбар 8 и котлованы 9, планируют механизированным способом территорию участка 1 с ликвидацией грунтовых обвалований 10 и 18.

В процессе строительства скважины защитное грунтовое обвалование 10 исключает попадание загрязненных стоков с буровой площадки за пределы границ участка 1 и на хранящуюся в отвале 7 плодородную почву 5, а также предотвращает подтопление буровой площадки (участок 1) поверхностными водами в результате паводков и таяния снега. Поверхностные воды паводка рассматриваются как незагрязненные и при контакте с плодородной почвой 5 в отвале 7 не нанесут ей вреда.

Убирают вешки 4 и бульдозерами (на чертежах не показаны) возвращают с участка 2 плодородную почву 5 из отвала 7 на территорию спланированного участка 1 и равномерно наносят ее по его поверхности. Извлекают вешки 3 и передают по акту рекультивированный земельный отвод после строительства нефтегазовой скважины землепользователю.

Следовательно, согласно заявленному изобретению, земельный отвод площадью 4,33 га в процессе строительства скважины подвергался непосредственному отрицательному воздействию лишь на площади 3,5 га (участок 1), обеспечивалась максимальная сохранность нетронутого плодородного слоя почвы 6 на участке 2 и удовлетворительные условия временного хранения плодородной почвы 5 с участка 1 в отвале 7 при одновременном сокращении объемов и стоимости земляных работ за счет уменьшения площади земельного отвода, подвергающегося отрицательному воздействию, и расстояний перемещения плодородной почвы и минерального грунта для создания защитного обвалования, а также снижены выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от ДВС землеройной техники.

Изобретение относится к охране окружающей природной среды и предназначено для использования при строительстве нефтяных и газовых скважин на суше. При рекультивации нарушенных земель предварительно рассчитывают размер площади участка для временного хранения на территории земельного отвода снимаемой плодородной почвы. Территорию земельного отвода разделяют вешками на два участка: первый, непосредственно используемый для размещения комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений, и второй, предназначенный для временного хранения снимаемой с первого участка плодородной почвы. Снимают плодородную почву с территории первого участка и перемещают ее на смежный второй участок с нетронутым плодородным слоем почвы. Защитное грунтовое обвалование возводят только вокруг первого участка, а вешками обозначают границы и плановую конфигурацию всей территории арендованного земельного отвода. После освоения скважины, демонтажа и эвакуации оборудования, планировки территории возвращают плодородную почву с участка для временного хранения и наносят ее равномерным слоем на рекультивируемый земельный отвод. Изобретение обеспечивает повышение экологической безопасности строительства скважины, а также технической и экономической эффективности рекультивации нарушенных земель. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ рекультивации нарушенных земель после окончания строительства скважины, включающий обозначение вешками границ и плановой конфигурации земельного отвода, снятие плодородного слоя почвы, перемещение и складирование ее во временные отвалы с трапециевидным поперечным сечением, производство земляных работ по вертикальной планировке площадки, сооружение котлованов под земляной шламовый амбар и фундаменты, возведение вокруг площадки защитного грунтового обвалования, монтаж комплекса бурового оборудования, строительство привышечных сооружений, бурение, крепление и освоение скважины, демонтаж и вывоз бурового оборудования, извлечение и эвакуацию фундаментных блоков, ликвидацию земляного шламового амбара, планировку территории, возврат из мест временного хранения плодородной почвы и нанесение ее равномерным слоем на рекультивируемый земельный отвод, отличающийся тем, что предварительно обозначению вешками границ и плановой конфигурации земельного отвода рассчитывают размер площади участка для временного хранения на территории земельного отвода снимаемой плодородной почвы и с учетом результатов расчета территорию земельного отвода делят вешками на два участка: первый - непосредственно используемый для размещения комплекса бурового оборудования и привышечных сооружений и второй - для временного хранения снятой плодородной почвы, причем плодородный слой почвы снимают только с поверхности первого участка - собственно буровой площадки, а складируют и хранят снятую плодородную почву на втором участке - без снятия плодородного слоя почвы, при этом защитное грунтовое обвалование возводят только по периметру первого участка - буровой площадки, а вешками обозначают всю территорию арендованного земельного отвода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что участок для временного хранения снятой плодородной почвы размещают в пределах земельного отвода смежно с буровой площадкой: с двух-трех ее сторон. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что временные отвалы хранения плодородной почвы выполняют с высотой до 3,5 м, а угол α наклона боковых откосов отвалов определяют по формуле

где ϕ_п - угол внутреннего трения снимаемой почвы;
K - коэффициент запаса устойчивости (K=1,4).