Метою роботи є обґрунтування, розробка, впровадження методів та засобів зменшення техногенного забруднення атмосферного повітря території впливу бурової установки в процесі буріння свердловин. Для реалізації вказаної мети в роботі вирішуються наступні завдання: - аналіз стану екологічної безпеки БУ при спорудженні свердловин; - дослідження та моделювання процесу забруднення приземного шару атмосфери на території бурової установки; - визначення закономірностей впливу конструктивних та експлуатаційних характеристик насосно-циркуляційної системи на екологічний стан території бурової установки; - теоретичні та експериментальні дослідження процесів випаровування бурового розчину; - обґрунтування та розробка методів прогнозування забруднення повітря території бурової установки; - удосконалення конструкції окремих елементів насосно-циркуляційної системи бурової установки з метою зменшення надходження випарів бурових розчинів у приземний шар атмосфери; - розробка заходів та рекомендацій зменшення забруднень при бурінні свердловин. Об'єкт дослідження. Процеси надходження в навколишнє середовище небезпечних речовин за рахунок випарів бурового розчину під час буріння свердловини. ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ 5 ВСТУП 6 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ПРОБЛЕМИ ТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ПРИ БУРІННІ НАФТОГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН 12 1.1 Екологічні ризики в процесі буріння свердловин 12 1.2 Вплив бурових розчинів на стан навколишнього середовища 17 1.3 Конструктивні та експлуатаційні характеристики насосно-циркуляційної системи бурової установки 22 1.4 Забруднення приземного шару атмосфери випарами небезпечних речовин 29 Висновки до розділу 1 34 РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ НАСОСНО-ЦИРКУЛЯЦІЙНОЇ СИСТЕМИ БУРОВОЇ УСТАНОВКИ ... 35 2.1 Встановлення напряму теоретичних досліджень 35 2.2 Закономірності впливу насосно-циркуляційної системи на атмосферне повітря 37 2.3 Визначення основних параметрів бурового розчину 46 2.4 Моделювання процесів забруднення атмосферного повітря території бурової установки 49 2.4.1 Математичні моделі процесу випаровування 49 2.4.2 Розповсюдження шкідливих речовин від різних джерел забруднення58 Висновки до розділу 2 63 РОЗДІЛ З ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ 64 3.1 Завдання та методики експериментальних досліджень 64 3.2 Лабораторно-експериментальні дослідження 67 3.2.1 Визначення параметрів бурового розчину 67 3.2.2 Термогравіметричні дослідження інтенсивності випаровування бурового розчину 70 3.2.3 Аналіз результатів газової хроматографії 78 3.3 Промислові дослідження 82 3.3.1 Оцінка інтенсивності випаровування із обладнання бурової установки…. 82 3.3.2 Визначення об'ємів випаровування бурового розчину під час спуско-піднімальних операцій 87 3.3.3 Аналіз температури бурових розчинів 92 Висновки до розділу 3 95 РОЗДІЛ 4 МЕТОДИ ПРОГНОЗУВАННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ ТЕРИТОРІЇ БУРОВОЇ УСТАНОВКИ 96 4.1 Математична модель розповсюдження забруднення атмосферного повітря… 96 4.2 Визначення інтенсивності та часу випаровування бурового розчину 99 4.3 Комп'ютерне моделювання екологічно-небезпечних процесів насосно-циркуляційної системи 104 4.3.1 Моделювання забруднення засобами Matlab 104 4.3.2 Комп'ютерна прогнозна система для моделювання забруднення повітря випарами бурового розчину 107 4.4 Порівняльна характеристика системи Еол-плюс та MAPEDF 114 4.5 Аналіз проведених досліджень забруднення атмосферного повітря 118 Висновки до розділу 4 128 РОЗДІЛ 5 РОЗРОБКА ЗАХОДІВ ЗМЕНШЕННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ДОВКІЛЛЯ ПРИ БУРІННІ СВЕРДЛОВИН 129 5.1 Екологічно-безпечні технологічні процеси буріння свердловин 129 5.2 Вдосконалення конструкції обладнання насосно-циркуляційної системи 130 5.2.1 Вібросито для грубого очищення бурового розчину 131 5.3.1 Комплексний гідроциклон для тонкого очищення бурового розчину 134 5.3.3 Технічні пропозиції для зменшення випаровування бурового розчину з насосно-циркуляційної системи 136 Висновки до розділу 5 142 ВИСНОВКИ 143 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 145 ДОДАТКИ 162 Додаток А 163 Додаток Б 167 Додаток В 172 Додаток Д 175