Costuri de producere și intreținere a fluidului de foraj avand in vedere respectarea condițiilor de ecologie și protecție a mediului - foraj

Costuri de producere și intreținere a fluidului de foraj avand in vedere respectarea condițiilor de ecologie și protecție a mediului - foraj

4.1.Costul de intreținere și de preparare a fluidului de foraj

Fluidul de foraj este preparat din mai multe componente, iar costul de producere este influentat atat de costul acestora, cit si de alte costuri aditionale. Cheltuielilele aditionale depind de transportul chimicalelor la sonda si al fluidului de foraj (catre sonda, dar si catre locatia de depozitare sau locatia de reciclare).

Factorii care influențeaza costul de transport al chimicalelor necesare fluidului de foraj sunt:

tarifele de transport;

distanța;

cantitatea insumata a componentelor conform rețetei de preparare;

volumul necesar de fluid de foraj.

Formula de calcul al costului fluidului de foraj (al chmicalelor), daca se noteaza cu c_f costul unui metru cub de fluid este:

(4.1)

La acest cost se poate adauga o majorare de 10% pentru a acoperi pierderile de fluid tehnologice (in echipamentele de curatire, prin filtrare in sonda etc), dar trebuie ținut seama și de perioada estimata utilizare, deoarece utilajele sunt inchiriate pe zi.

Componentele mai sus menționate influențeaza semnificativ costul total al fluidelor de foraj. Datorita condițiilor de mediu și din necesitatea menținerii proprietaților fluidului de foraj reciclat trebuie trebuie analizata eficiența indepartarii solidelor.pentru aceasta este necesara inchirierea mai multor echipamente și mai eficiente care cresc costul de inchiriere, dar pe de alta parte scade costul chimicalelor pentru diluții.

4.2.Elemente de ecologie si protectia mediului

Incepand cu anii 1990 si pana in prezent s-a observat o continua revigorare a interesului pentru produse si sisteme noi in domeniul fluidelor de foraj. Aceasta se datoreaza in mare masura impunerii unor reglementari de mediu stricte asupra materialelor toxice si non-biodegradabile. O alta motivatie o reprezinta cresterea numarului de metri forati in adancime si orizontal. Tehnologia fluidului de foraj, necesara in cazul saparii inclinate, este mai exigenta decat in cazul sondelor verticale.

In    mod traditional, fluidele de foraj au fost clasificate in trei categorii dupa criteriul fluidului de baza folosit la preparare. Acestea sunt: aer, apa si produse petroliere. Cele mai multe dintre operatiunile de foraj din lume folosesc fluide de foraj pe baza de apa.

Fluidele de foraj pe baza de apa se prepara cu apa proaspata, cu sau fara adaugare de saruri. Exista un numar mare de fluide de foraj sarate, preparate prin adaugarea unei anumite saruri in apa proaspata, folosite pentru a obtine stabilizarea straturilor sau la forarea prin straturi puternic saline. Acestea se mai pot obtine folosind saramuri, naturale sau comerciale, ori apa de mare.

Fluide de foraj nepoluante Fluidele de foraj pe baza de produse petroliere sunt alese, in general, pentru o serie de calitati specifice, precum si pentru o buna stabilitate termica, lubrifiere eficienta si o buna stabilizare a sondei. Cu toate ca aceste proprietati sunt unice si nu pot fi egalate de fluidele pe baza de apa, fluidele pe baza de produse petroliere prezinta cateva dezavantaje majore in comparatie cu cele pe baza de apa, cum ar fi:

costurile ridicate, fluidele de baza folosite la preparare fiind, de obicei, mai scumpe decat apa;

construirea dispozitivelor pentru asigurarea unei preparari corespunzatoare, fluidele pe baza de produse petroliere avand nevoie de o incinta special destinata. Tot aici se realizeaza lucrarile de obtinere si mentinere a proprietatilor inainte de pompare. Pe langa acestea sunt necesare dispozitive de reziduuri, deoarece fluidul de foraj nu poate fi pierdut sau lasat sa cada pe pamant sau sa ajunga in panza freatica, producand contaminarea acestora. La utilizarea acestor fluide este obligatorie acoperirea intregului sistem de circulatie exterioara, ceea ce duce la costuri de producție și intreținere mult mai mari;

restrictiile de mediu, probabil cea mai importanta motivatie pentru a cauta inlocuitori ai acestor produse reprezentand-o preocuparile ecologice cu privire la fluidele pe baza de produse petroliere, in special cele pe baza de motorina. S-a descoperit ca motorina este toxica multor organisme vii. Acest lucru a condus la crearea unor fluide pe baza de uleiuri minerale si, mai tarziu, la inceputul anilor 1990, a unora pe baza de uleiuri vegetale modificate. Totusi, cele din urma sunt cu mult mai scumpe decat motorina sau uleiurile minerale.

Raspunsul la aceste dezavantaje majore ale fluidelor de foraj pe baza de produse petroliere s-a cautat in dezvoltarea unor sisteme pe baza de apa, competitive.

In ceea ce priveste stabilitatea stratelor, se stie ca un fluid de foraj pe baza de produse petroliere cu o salinitate controlata este net superior unuia pe baza de apa. Totusi sunt multe formatiuni care pot fi forate in conditii stabilite de strat cu fluide de foraj pe baza de apa.

Avantajul principal al utilizarii fluidelor pe baza de produse petroliere fata de cele pe baza de apa, din punct de vedere al stabilitatii rocilor este acela ca se stabileste un potential osmotic intre fluidul de foraj si roca, in vederea eliminarii apei adsorbite de argila. Fluidele de foraj pe baza de apa pot diminua hidratarea rocii, dar nu o pot stopa.

Pentru asigurarea proprietatilor de lubrifiere la fluidele pe baza de apa se folosesc diferiti aditivi care micsoreaza factorul de frecare dintre garnitura de foraj si peretii sondei.

4.3.Aspecte ecologice in industria de petrol

Astazi, cea mai mare provocare pentru prepararea fluidelor de foraj o reprezinta intrunirea conditiilor, din ce in ce mai dure, privind temperaturile si presiunile inalte intalnite la unele sonde (sonde orizontale sau sonde de mare adancime), o data cu evitarea afectarii mediului. Componentele fluidelor de foraj ar trebui alese astfel incat orice descarcare a noroiului sau detritusului sa aiba un impact ambiental minim.

Preocuparile ambientale reprezinta o forta majora pentru cercetarea si dezvoltarea fluidelor de foraj actuale. Sanatatea sondorilor este, de asemenea, influentata decisiv de utilizarea fluidelor de foraj, produsii fiind selectionati pentru a limita riscurile de sanatate.

Desi fluidele sunt esentiale pentru succesul forajului unei sonde, pot constitui, de asemenea, unul dintre aspectele cele mai problematice ale operatiunii de foraj. Detritusul adus la suprafata trebuie depozitat, ca si orice cantitate de fluid care ramane neseparata. Gradul de impact pe care fluidele de foraj il au asupra mediului depinde de tipul noroiului folosit si de factorii ambientali dominanti.

In cazul multor poluanti, impactul asupra mediului e influentat de modul in care poluantul este descarcat si, dupa aceea, dispersat in mediu. Detritusul uleios, cand se descarca sub apa, nu disperseaza atat de mult ca noroaiele pe baza de apa si poate forma gramezi de detritus care acopera unele parti din fundul marii. Concentratiile mari de material organic au un efect profund poluant asupra faunei si florei marine. In procesul de descompunere a substantelor organice se consuma oxigen si pot fi produse sulfuri toxice. Asemenea fenomene pot conduce la disparitia organismelor care traiesc pe fundul marii in imediata apropiere a platformei.

In imprejmuirile imediate ale platformei este o zona de insanatosire unde traiesc plante si animale capabile sa tolereze un oarecare grad de poluare. Cele mai putin tolerante organisme, care traiesc mai departe de sursa de poluare, reapar treptat mai aproape de platforma, pe masura ce locul se recupereaza. Cele mai multe probleme apar pe o raza de 500 m de la platforma, dar s-au raportat unele efecte biologice si la 10 km distanta. La forajul marin in regiunile in care sunt curenti puternici, detritusul descarcat tinde sa se imprastie intr-un strat subtire pe fundul marii aproape de zona de descarcare. Acest lucru le face mai susceptabile la actiunea microorganismelor care degradeaza fluidul de foraj antrenat, grabind astfel recuperarea de pe fundul marii.

Biodegradarea este descompunerea unei substante organice, precum titeiul, prin actiunea organismelor vii, de obicei microorganism si, in special bacterii. Unele substante se biodegradeaza mai rapid si mai complet decat altele. Biodegradarea completa inseamna ca un compus este convertit in apa si bioxid de carbon.

Biodegradarea poate sa apara atat in conditii aerobice (cu oxigen), cat si anaerobice (fara oxigen). Atunci cand contaminantul este bine dispersat in apa, exista mai mult oxigen disponibil pentru o biodegradare aerobica. Noroaiele pe baza de apa se disperseaza mai rapid pentru ca sunt solubile in apa. Detritusul uleios nu se disperseaza la fel de bine si tinde sa se aseze pe o arie restransa pe fundul marii, langa platforma. Aceasta concentratie mare de material organic poate duce la aparitia conditiilor anaerobice, atunci cand oxigenul disponibil pe o anumita arie este rapid consumat prin activitate bacteriala.

Bioacumularea. Acumularea de chimicale in celulele unui organism se numeste bioacumulare. Acest grad de bioacumulare depinde de raportul dintre viteze cu care substantele intra in celule si rapiditatea prelucrarii sau eliminarii. Daca un organism consuma o cantitate mica de poluant, o poate elimina fara a acumula in mod semnificativ, cu toate ca daca organismul nu are capacitatea de a elimina respectivul contaminant, bioacumularea va avea loc.

Cand mediul este puternic contaminat, un organism poate absorbi mai multa substanta decat poate elimina intr-un interval de timp dat. Bioacumularea va aparea, doar daca nu se reduce concentratia de contaminant.

De ce se utilizeaza fluidele de foraj pe baza de materiale sintetice?

Impactul de mediu al detritusului contaminat cu noroaie pe baza de produse petroliere a condus la impunerea de restrictii severe in ceea ce priveste utilizarea acestora in multe parti ale lumii si a dus la dezvoltarea unor fluide sintetice mai compatibile cu mediul. Acestea nu numai ca au o buna functionare, dar sunt si mai putin toxice, iar in cele mai multe cazuri, sunt biodegradabile.

Cum se testeaza si se regleaza fluidele de foraj?

Reglarea fluidelor de foraj variaza in acord cu locatia geografica si legislatia locala. Testarea se realizeaza pentru a detremina toxicitatea diferitelor chimicale. Se mai realizeaza teste ulterioare pentru a strange date despre biodegradare si bioacumulare.

Teste de toxicitate.

Pentru a prezice impactul unui anumit poluant asupra mediului de deversare se mai apeleaza si la teste de toxicitate. Rezultatele acestor experimente sunt folosite pentru a estima cantitatea maxima de material ce poate fi descarcata fara a se inregistra un efect toxic direct asupra mediului. Tipul exact de test care se realizeaza depinde de legislatia locala si de posibila comportare a contaminantului. De exemplu, in unele regiuni, noroaiele pe baza de produse petroliere sunt testate pe ,,creaturi'' de pe fundul marii denumite reformatori de sediment. Aceste animale isi obtin hrana din sediment si pot fi usor afectate de cumularile de detritus petrolier de pe fundul marii. Noroaiele pe baza de apa, de pe alta parte, sunt testate pe pesti care sunt expusi mai mult la substantele solubile in apa.

Reducerea impactului de mediu.

Biodegradarea este un factor cheie in reducerea impactului de mediu pe termen lung a fluidelor de foraj. O alta parte a proiectarii unui fluid de foraj o reprezinta reducerea toxicitatii pentru pesti, reformatori de sediment, alge si zooplancton. Acest lucru se realizeaza reciclandu-se fluidele de foraj cat mai mult posibil si proiectandu-le astfel incat aceasta sa se poata realiza. De exemplu, pe sitele vibratoare fluidele cu vascozitate redusa se separa mai rapid de detritus. Acest lucru imbunatateste recuperarea fluidului de foraj si reduce cantitatea de material organic descarcat in mare.

Fluidele de foraj au fost initial constituite doar din argila si apa. Acum a mai ramas doar numele, noroi, in comun cu formularea initiala. Noroaiele moderne sunt proiectate pentru o gama variata de conditii. Multi factori trebuie sa fie bine cantariti si luati in considerare, nu in ultimul rand acela de siguranta a mediului.

4.4.Metode de minimizare a efectelor negative asupra mediului

Exista cateva modalitati de reducere a volumului de deseuri de foraj produse si de minimizare a efectelor lor in mare.

Folosirea alternativelor mai putin toxice este o solutie preferata atat in Europa, cat si in America de Nord, unde industria se preocupa permanent de gasirea unor fluide imbunatatite si mai putin daunatoare mediului. Noroaiele sintetice, desi multe au fost in dezacord cu standardele europene, au fost o tentativa de rezolvare a problemei la sursa. Totusi Statele Unite ale Americii sustin inca faptul ca acestea reprezinta o varianta viabila pentru cazul fluidelor pe baza de produse petroliere. In ceea ce priveste noroaiele pe baza de apa, printre aspectele promitatoare in ceea ce priveste protejarea mediului, se numara cresterea gradului de puritate a chimicalelor si masurarea toxicitatii lor inainte de amestecarea in fluidul de foraj.

Curatarea pe platforma, inainte de deversare, reprezinta, de asemenea, o tehnologie practica ce se dezvolta rapid. Sitele vibratoare, folosite pana acum doar la separarea solidelor din fluidul de foraj, au fost inlocuite de echipamente eficiente care au imbunatatit substantial separarea detritusului si a titeiului din apele reziduale. Tehnologia existenta nu a fost adoptata inca pe scara larga. Ea poate dislocui poluantii reziuduali din detritus si, in mod special, din apele reziduale. Obstacolele sunt mai degraba financiare decat tehnice.

Transportarea deseurilor la tarm pentru reciclare, ingropate si/sau incinerate este una dintre optiunile importante pentru rezolvarea problemei acumularii unor cantitati mari de detritus contaminat din Marea Nordului. Este deja folosit la dispunerea unor surse permanente de poluare si, prin aceasta, se previne depunerea de noi straturi de deseuri pe fundul marii. Se contribuie astfel la ambientul si la economia regiunii de coasta a Marii Nordului, se diminueaza poluarea aerului, cererea de teren si costurile energiei asociate cu transportul, prelucrarea si depozitarea materialului. Avandu-se in vedere toate aceste aspecte, se favorizeaza punerea in practica a tehnologiei de reinjectare ca fiind o metoda practica si ieftina, atunci cand se intrunesc conditiile geologice necesare.

Reinjectarea detritusului (reinjectarea off-shore) reprezinta o tehnica de depozitare a deseurilor in care detritusul si alte reziduuri sunt amestecate cu apa, formand un noroi care se pompeaza la presiuni mari intr-o sonda de injectie. Uneori este necesara macinarea particulelor din noroi, pentru a le face mai fine. Presiunea hidraulica poate fi folosita pentru a deschide straturi in roca, facilitandu-se astfel injectia si lasandu-se deseurile intr-o zona bine definita. De aici, termenul de injectie de noroi in strat, des folosit in S.U.A., Canada etc., unde s-a descoperit si aplicat aceasta metoda tehnica.