Добыча нефти: риски и безопасность

Внимание, нефть!

Как обеспечить безопасность при добыче нефти


Фото: Стоян Васев, Денис Ядрихинский
Инфографика: Татьяна Удалова

Добыча нефти — процесс, в котором человек противостоит колоссальным силам природы. Нефтяникам приходится иметь дело с огромными давлениями, высокими температурами, проникать на большие глубины в толщу земной коры, поднимать на поверхность гигантские объемы горючих взрывоопасных веществ. Для этого используется очень мощное и массивное оборудование. Судите сами: масса колонны буровых труб может превышать 100 тонн, а давление жидкости при гидроразрыве нефтяного пласта — 600 атмосфер. К счастью, люди научились добывать нефть безопасно. Этому способствуют и развитие технологий добычи нефти, и современные подходы к организации производства

Существует мнение, что бизнес в погоне за сверхприбылями может экономить на безопасности. На самом деле сегодня это совсем не так. Для крупных нефтяных компаний безопасность — один из ключевых элементов успеха, не менее важный, чем современные технологии или эффективный менеджмент проектов. Аварии, травматизм и экологический ущерб означают серьезный удар по репутации компании и финансовые потери, связанные с выплатой компенсаций, устранением последствий, ремонтом оборудования. Подобные риски слишком серьезны, чтобы закрывать на них глаза. Поэтому нефтяные компании уделяют вопросам безопасности очень много внимания, вовлекая в этот процесс не только своих сотрудников, но и подрядчиков.

Первый в истории России нефтяной фонтан был получен 15 февраля 1866 года при бурении скважины в долине реки Кудако на Кубани. Фонтан бил в течение 24 суток, затем приток нефти значительно ослабел. Глубина скважины составляла всего лишь 37,6 м.

Безопасная скважина

Какую скважину можно считать безопасной? Очевидно, ту, строительство и эксплуатация которой не приведут к загрязнению водоносных горизонтов и почв, травмам людей и повреждению оборудования. Основа будущей безопасности скважины для добычи нефти закладывается во время ее проектирования. Для этого геологи и геомеханики проводят большую предварительную работу, изучая горно-геологические условия на пути бурения: выясняют расположение и состав пород различных пластов, в том числе водоносных, рассчитывают направление внутренних напряжений, определяют наиболее нестабильные промежутки. Современные информационные технологии — разнообразные программы компьютерного моделирования — заметно повышают точность этих расчетов. Главная задача на этом этапе — подобрать такую конструкцию скважины, которая будет соответствовать всем геологическим особенностям на ее пути.

По единым правилам

В разработке любого нефтяного месторождения помимо самой нефтедобывающей компании задействовано еще немало других организаций. Они бурят и ремонтируют скважины, проводят гидроразрыв пласта, осуществляют различные исследования скважин, занимаются строительством и многим другим. В «Газпром нефти» существует стратегия «Ступени», задача которой — совершенствовать взаимодействие с подрядчиками в сфере производственной безопасности. Стратегия включает 7 ступеней, которые охватывают все этапы взаимодействия — от проведения тендера до выполнения работ и подведения итогов. В соответствии со стратегией подрядчик должен познакомиться с требованиями по безопасности, действующими в «Газпром нефти», обеспечить контроль за их соблюдением, провести оценку рисков, организовать обучение сотрудников. Заказчик, в свою очередь, снабжает подрядчика всей требуемой информацией и проводит необходимые проверки. Такой системный подход позволяет наладить успешную совместную работу с подрядчиками по предотвращению происшествий.

Следующий шаг — безопасное бурение. Нередко новости об открытии нового месторождения иллюстрируются фонтаном нефти, вырывающимся на поверхность. Даже в середине XX века такие фонтаны не были редкостью. Сегодня к ним другое отношение. На самом деле такие открытые нефтяные фонтаны чреваты большими разрушениями и приводят к загрязнению окружающей среды. А выброс значительного количества газа может вызвать взрыв и пожар. Поэтому при бурении жидкость и газ, находящиеся в скважинах под большим давлением, задавливают буровым раствором, чтобы они не вырвались на поверхность. Важно подобрать такую плотность раствора, чтобы его масса надежно удерживала нефть и газ в пласте, не давая им попасть в скважину (подобные ситуации называют газонефтеводопроявлениями).

Буровой раствор правильно подобранной плотности не только борется с нежелательными выбросами, но и удерживает стенки ствола скважины от обрушений, которые могут вызвать прихват бурильного инструмента (он начинает застревать или хуже вращаться). Эта аварийная ситуация способна привести к поломкам оборудования и создать угрозу безопасности людей, работающих на буровой.

Противовыбросовый превентор был изобретен в США в 1922 году. Авторами разработки стали буровик Джеймс Аберкромби, который однажды сам чуть не оказался жертвой мощного выброса нефти, и инженер-механик Гарри Кэмерон, владелец компании по производству нефтяного оборудования.

Чрезвычайные происшествия, связанные с фонтанированием углеводородов, сегодня происходят очень редко. Однако на случай, если ситуация все-таки выйдет из-под контроля, существуют специальные военизированные аварийно-спасательные формирования. Они располагаются во всех нефтедобывающих регионах, всегда готовы прибыть на место и приступить к ликвидации последствий аварии.

Технологии безопасности

Важная задача при строительстве скважины — обезопасить пресноводные горизонты с питьевой водой, расположенные на небольшой глубине, от попадания в них из нижележащих пластов различных соляных растворов, нефти и других веществ. Чтобы избежать таких перетоков, в конструкции любой скважины предусмотрен кондуктор — колонна обсадных труб, надежно защищающая грунтовые воды от загрязнения. Глубина, до которой может доходить кондуктор, зависит от геологии каждого конкретного участка и может составлять от 100 до 600 метров.

Пространство между обсадными трубами и стенкой скважины заполняют цементным раствором, который застывает и надежно блокирует любой переток. Чтобы цемент равномерно заполнил пространство, на обсадные трубы надевают центраторы — муфты, располагающие их точно посередине скважины.

Наверху скважины (в ее устье) устанавливают специальные устройства безопасности — превенторы. В случае если в скважине во время бурения происходит выброс нефти или газа, превенторы не позволяют им вырваться на поверхность. Обычно используют сочетание из нескольких превенторов разных типов. Универсальные превенторы имеют мощное резиновое кольцевое уплотнение, которое может обхватывать бурильные трубы разного диаметра. Плашечные превенторы способны сдерживать более высокое давление, но рассчитаны лишь на определенный диаметр труб. Некоторые превенторы способны перерезать бурильную колонну и наглухо блокировать скважину.

Главным же стражем скважины остается противовыбросовое оборудование. Это механический барьер в скважине — так называемые превенторы (см. врез), которые устанавливаются в верхней части скважины и надежно герметизируют ее, не давая жидкости вырваться наружу, плотно обхватывают бурильную колонну, а в некоторых случаях могут и вовсе ее отрезать от буровой вышки. Бурильный инструмент в результате остается внутри скважины, а доступ в нее полностью перекрывается. Использование таких устройств при бурении обязательно.

Сегодня все чаще для стимуляции притока в скважину углеводородов применяется гидроразрыв пласта (ГРП). В ходе него в скважину под большим давлением закачивают специальную жидкость с проппантом — гранулами, которые попадают в возникающие при этом трещины и не дают им сомкнуться. Чтобы вытеснить нефть из пласта, также используют различные химические составы. Правильное устройство скважины — залог того, что все эти вещества не попадут в почву и не разольются по поверхности. В современной скважине нефтеносный слой изолирован от вышележащих пластов, колонна-кондуктор надежно защищает водоносные горизонты, фонтанная арматура наверху также герметична, а любые вещества, попавшие в скважину, вымываются вместе с добываемой нефтью и в дальнейшем отделяются от нее на установке подготовки нефти.

Особые условия

Основные риски, которые существуют на любом месторождении и которые сегодня учитываются при разработке правил промышленной безопасности, — это утечки, аварийные разливы нефти, возгорания, травмы персонала, вызванные подвижными частями оборудования. Впрочем, есть еще и региональные особенности, добавляющие позиции к этому списку. Так, например, в оренбургской нефти высоко содержание сероводорода. Это токсичный и опасный для человека газ: его коварство в том, что при высоких концентрациях люди перестают ощущать его запах и могут получить серьезное отравление. Там, где возможен выброс сероводорода, работники обязательно носят с собой портативный газоанализатор, настроенный на выявление этого газа.

Для месторождений Ямала сероводород не характерен, но и там есть свои специфические особенности. Например, высокий газовый фактор — повышенное содержание попутного нефтяного газа (ПНГ) в добываемой нефти. Помимо большего риска взрывов и возгораний этим фактором обусловлены и дополнительные задачи по экологической безопасности: как непосредственное попадание метана в атмосферу, так и выбросы углекислого газа от сжигания ПНГ на факелах усиливают парниковый эффект, поэтому его эффективная утилизация — одна из важных задач, которую приходится решать нефтяным компаниям на таких месторождениях. В «Газпром нефти» разработана программа, цель которой — к 2020 году довести утилизацию ПНГ до 95%. Сегодня подобный уровень уже достигнут на большинстве зрелых месторождений компании, в том числе и на Ямале.

Добыча нефти на Крайнем Севере, имеет и другие региональные риски. Это и суровый климат, в котором приходится работать персоналу, а значит — дополнительные требования к спецодежде. Это и вечномерзлые грунты, которые необходимо учитывать при проектировании объектов инфраструктуры: все они должны быть подняты над землей, в противном случае вечная мерзлота начинает таять — твердый грунт поплывет, превратится в болото, а построенные на нем нефтепроводы и другие объекты разрушатся.

Глазами беспилотника

Любое месторождение, на котором идет добыча нефти — это большое количество трубопроводов, по которым нефть с отдельных скважин или кустовых площадок* доставляется на установку подготовки нефти. Так как месторождения порой занимают десятки квадратных километров, длина трубопроводов может быть значительной, а пролегают они в не самых легкодоступных местах. Кроме того, неочищенная нефть — довольно агрессивная среда, поэтому на таких трубопроводах может достаточно быстро развиваться коррозия, приводящая к утечкам и аварийным разливам. Если у магистральных нефтепроводов нормативный срок эксплуатации превышает 30 лет, а фактический может достигать 50, то промысловые трубопроводы разрушаются за 5–10 лет.

Чтобы избежать повреждений труб и разливов нефти, сегодня применяются разнообразные способы диагностики состояния труб и средства их защиты. Одно из таких решений — внутритрубный снаряд, устройство, которое проталкивается по трубе давлением нефти. На нем установлены специальные датчики, которые сканируют стенки трубы сантиметр за сантиметром, выявляя дефекты. Хотя внутритрубная диагностика уже давно не новость и активно применяется на магистральных нефтепроводах, для промысловых трубопроводов, диаметр которых заметно меньше, использовать ее стали не так давно. Надо отметить, что в России «Газпром нефть» — один из лидеров в этой области. В компании даже были разработаны собственные приборы, лучше приспособленные для решения задач диагностики промысловых нефтепроводов, чем имеющиеся на рынке решения.

Также для выявления утечек сегодня используются беспилотные летательные аппараты. Беспилотник летит на определенной высоте над трубой и фиксирует возможные места утечек. Одним из главных показателей здесь является температура, ведь у добываемой нефти она выше, чем температура на поверхности. Беспилотник оборудован тепловизором, который фиксирует повышение температуры и отмечает координаты места. Кроме того, аппарат делает видеозапись, которую просматривает оператор. Все это позволяет быстро найти утечку и ликвидировать ее последствия, пока еще не нанесен значительный вред.

Связь с некоторыми удаленными месторождениями возможна только через спутник. На случай ее аварийного прекращения существует четкий план, который позволяет обеспечить безопасность людей на вахте и уже в течение суток восстановить контроль над промыслом.

Для защиты труб от коррозии и любых механических повреждений применяют специальную изоляцию, которую наносят не только снаружи, но и внутри. Кроме того, используют ингибиторы коррозии — вещества, которые закачивают в трубу для образования защитной пленки на ее стенках.

Что касается возможных утечек нефти прямо на кустовой площадке, например в результате разгерметизации фонтанной арматуры, то на этот случай существует так называемый глиняный замок, который не позволит жидкости попасть в окружающую среду. Нефть будет скапливаться на кустовой площадке как в огромной ванне, пока добыча не будет остановлена.

* Кустовая площадка — ограниченная территория месторождения для размещения группы скважин, нефтегазодобывающего оборудования, служебных и бытовых помещений.


Вперед — к культуре безопасности

Современная техника достаточно совершенна, а правила и стандарты развиты и отработаны годами, для того чтобы практически полностью исключить риск аварий и происшествий на производстве. Важную роль играет и контроль со стороны разнообразных государственных структур, таких как Ростехнадзор, Государственная инспекция труда, Роспотребнадзор, Росприроднадзор. Но, хотя человек сделал все для того, чтобы нефтедобыча, как и любая другая отрасль промышленности, стала безопасной, именно человеческий фактор — то, с чем, как оказалось, совладать сложнее всего.

Причиной серьезных происшествий может стать пренебрежение самыми простыми правилами, самоуверенность, отсутствие знаний и умений, надежда на авось, невнимательность или просто привычка. Именно поэтому нефтяные компании сегодня уделяют большое внимание развитию культуры безопасности у своих сотрудников.

Средства индивидуальной защиты

Инфографика: Татьяна Удалова

Культура — это само собой разумеющиеся вещи. У каждого из нас есть представления о том, как правильно себя вести, что такое хорошо и что такое плохо. Вежливость, забота о ближних, элементарные нормы поведения в обществе — мы следуем им не потому, что нас заставляют, а потому, что считаем это правильным, испытываем в этом естественную потребность. Точно так же и с безопасностью: приверженность ей лежит в основе производственной культуры наиболее продвинутых в этой области предприятий.

Культура безопасности не только в том, чтобы самому соблюдать все правила и предписания, но и в том, чтобы не оставаться безучастным, когда их нарушает кто-то другой. Поэтому у сотрудников «Газпром нефти» есть право остановить проведение работ в том случае, если они заметили, что кто-то нарушает правила промышленной безопасности или существует какой-то фактор риска.

Пять шагов

Технологические риски просчитывают эксперты, применяя для этого достаточно сложные методики. Однако профессиональные риски на своем участке работ может и должен оценивать каждый сотрудник. Для этого существуют простые и доступные алгоритмы. В «Газпром нефти» разработана методика «Пять шагов», которой необходимо следовать, чтобы выполнить любую работу безопасно. Методика проста и доступна любому работнику. Суть ее состоит в том, что, прежде чем начать любую работу, нужно выполнить определенные действия: сделать паузу, продумать предстоящие в работе этапы, понять, есть ли у вас все для этого необходимое, определить существующие опасности и их возможные последствия, решить, как защитить от этих опасностей себя и других, что делать в экстренных случаях. Только после этого можно принимать решение о начале работ и, если чего-то все-таки не хватает, обратиться к руководителю. Методику «Пять шагов» также необходимо использовать каждый раз, когда условия работы меняются.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ