ККЛ по ЭКОЛ.БЕЗОПАС. в НГКЧасть2(2). Курс лекций по экологической безопасности часть ii. Охрана окружающей среды в нефтегазовом комплексе учебное пособие

• Название: Курс лекций по экологической безопасности часть ii. Охрана окружающей среды в нефтегазовом комплексе учебное пособие
• Дата: 10.10.2022
• Размер: 1.89 Mb.
• Имя файла: ККЛ по ЭКОЛ.БЕЗОПАС. в НГКЧасть2(2).docx
• Тип: Курс лекций; #725766
• страница: 15 из 32

18. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН

Основными загрязнителями БСВ являются взвешенные вещества, нефть и нефтепродукты, органические вещества, растворимые минеральные соли, а также различные примеси. Количественное соотношение между минеральными и органическими загрязнителями БСВ может изменяться в широких пределах и зависеть от специфики обработки буровых растворов, системы водопотребления и др.

Загрязняющие вещества ОБР определяются применяемыми химическими реагентами и материалами, а также составом разбуриваемых пород. Эти отходы сильно загрязнены нефтью, содержат в своем составе значительное количество органики и минеральных солей, в т.ч. токсичных для водоемов, почвогрунтов и почвенно-растительного покрова.

Загрязняющие свойства БШ обусловлены минералогическим составом выбуренной породы и остающимися в ней остатками бурового раствора. Анализ состава и физико-химических свойств шлама показывает, что поверхность частиц шлама адсорбирует химические реагенты из буровых растворов. За счет этого он проявляет загрязняющие свойства: в его составе имеется значительное содержание нефти и нефтепродуктов, опасной для объектов природной среды органики и растворимых минеральных солей.

Таким образом, отходы бурения представляют опасность для объектов природной среды. В настоящее время характер и последствия загрязнения объектов природной среды при бурении скважин мало исследованы. Поэтому пока невозможно дать однозначную характеристику процессам, протекающим в природной среде вследствие ее загрязнения при бурении и оценить последствия этого негативного воздействия. Но можно обобщить и систематизировать данные о характере и последствиях загрязнения природной среды при бурении.

Если учесть, что все используемые при бурении материалы и химические реагенты в конечном итоге уходят в отходы, можно рассчитать, что в среднем на 1 м³ отходов приходится до 68 кг загрязняющей органики, не считая нефти, нефтепродуктов и загрязнителей минеральной природы.

Установлено, что безвредная для рыб и беспозвоночных концентрация ОБР в условиях Каспийского моря составляет не более 12 мг/л при содержании механических примесей до 1000 мг/л в то же время показано, что концентрация ОБР в воде, превышающая 7 мг/л, уже на седьмой день приводит к торможению развития икринок рыб, нормальное же их развитие возможно при разведении промывочной жидкости водой в 26 тысяч раз. Наиболее опасны для рыб баритовый утяжелитель, известь, каустическая сода, бихромат калия и др.

Особое внимание уделяется нефтяному загрязнению водоемов. По расчетам некоторых авторов, в водные объекты может поступать до 30% нефти, теряемой при строительстве скважины. Как закономерность, следует отметить повышенное содержание нефти и нефтепродуктов в реках основных районов бурения. Особенно это характерно для заболоченных местностей, где между объемами буровых работ и уровнем загрязненности водных объектов имеется определенная взаимосвязь, вызывающая необратимые экологические сдвиги. Так, из 47 видов ценных промысловых рыб, обитавших в Обском бассейне до начала освоения Западной Сибири в 1964 году, к настоящему времени сохранился лишь 21.

При этом отдельного рассмотрения требуют вопросы агроэкологической оценки загрязняющего влияния ОБР, БСВ и БШ. Известно, что воздействия ОБР на почву снижают ее микробиологическую деятельность от 8 до 29 раз. Изучение последствий загрязнения наземного растительного покрова показало, что:

1) на всех пораженных участках наблюдаются лишь незначительное восстановление растительного покрова (даже по истечении 15 лет растительность восстанавливается менее чем на половину);

2) во всех случаях сразу после разлива отходов бурения, особенно содержащих нефть, растительный покров практически полностью уничтожается (основной причиной гибели растений являются вытеснение кислорода из почвы).

Процесс загрязнения почвенных грунтов отходами бурения разделяется на три основные стадии:

– образование поверхностного ареала загрязнения и незначительное проникновение компонентов отходов в грунтовую среду;

– вертикальная инфильтрация жидких компонентов;

– боковая миграция загрязнителей.

В условиях Крайнего Севера разлив промывочной жидкости на снеге и грунте интенсивно поглощает солнечные лучи, вызывая последующее таяние снега и подземных льдов. Эти процессы ведут к образованию просадок, провалов, склоновых оползней. Все это вызывает нарушение экологического равновесия, т.к. ландшафты разрушаются, утрачивая с гибелью растительного и животного мира биологическую продуктивность, что ведет к расчленению рельефа и заболачиванию территории.

Характер загрязнения на второй и третьей стадиях определяются проницаемостью грунта. При высокой проницаемости боковая фильтрация происходит лишь вблизи зеркала грунтовых вод. В менее проницаемой среде боковая фильтрация значительна и у дневной поверхности.

Отходы бурения отрицательно влияют на фракционный состав и агрохимические показатели почв. Причина этого в высокой минерализации и щелочности бурового раствора (рН – 9,5; содержание твердой фазы – 68,9 %; содержание воды – 27,84 %; содержание нефти – 3,26 %, Cl^- – 4899 мг/л; HCO^- ₃ – 1830 мг/л; SO₄ ^2- – 5450 мг/л; Ca²⁺ – 50 мг/л; Mg²⁺ – 60,8 мг/л; Na⁺ – 6648 мг/л).

Жидкие буровые отходы, попадая в почву, плохо смешиваются с ней, образуя крупные глинистые комки, обладающие большой вязкостью и липкостью. При высыхании они не разрушаются, а агрономическая ценность почвы ухудшается. В местах скопления буровых растворов происходит увеличение плотности почв от 1,12 до 1,5 г/см³, что является неблагоприятным фактором для развития растений. Попадание буровых растворов в почву увеличивает их щелочность, а это угнетает растения. Высокая минерализация буровых растворов приводит к резкому увеличению засоленности почвы, что ведет к полной гибели растений. Резко возрастает количество токсичного для растений хлора, натрия. Таким образом, отходы бурения крайне негативно влияют на почву и растения.

При попадании на почву нефти тяжелые фракции проникают на незначительную глубину и задерживаются верхними слоями грунта. Более легкие фракции проникают на большую глубину. Следовательно, загрязнение происходит главным образом легкими фракциями. На сильнозагрязненном участке глубина проникновения нефти может достигать 0,9 м и более. Однако, через некоторое время площадь загрязнения может уменьшиться в случае частичного смыва нефти дождями и разложения почвенной микрофлорой.

По мере продвижения нефти вниз уровень ее содержания (насыщения) в грунте снижается. Ниже определенного уровня, называемого остаточным насыщением, и составляющего 10 – 12 %, нефть перестает мигрировать и становится неподвижной. Под действием капиллярных сил нефтяное загрязнение расширяется (боковое распространение). Это приводит к расширению площади распространения нефти под действием капиллярных сил и уменьшает насыщенность почв нефтью. При отсутствии поступления нефти в грунт может быть достигнута остаточная насыщенность и дальнейшая миграция прекратится. Пески и гравийный грунт, обладающие значительными проницаемостью и пористостью, весьма благоприятны для миграции нефти, а глины и илы ограничивают расстояния, на которые она может перемещаться.

Размеры вертикальной и горизонтальной миграции можно прогнозировать. Миграция нефтяного загрязнения зависит от сорбционной способности грунтов. В общем случае грунты могут сорбировать меньшее количество нефти, чем воды. Чем выше насыщенность грунтов водой, тем ниже их способность сорбировать нефть.

Скорость изменения содержания нефти в почве неравномерна. Основная масса теряется в первые три месяца после попадания в почву, в дальнейшем процесс замедляется. Часть нефти механически уносится водой за пределы участков загрязнения и рассеивается на путях движения потоков воды. При этом загрязняются грунтовые воды.

Остаточная нефть подвергается микробиологическому разложению. Незначительная часть нефти минерализуется, другая превращается в нерастворимые продукты метаболизма. В настоящее время проводятся опытные работы по обезвреживанию отработанных буровых растворов и шлама физико-химическими и термическими методами. При окислении перекисью водорода с добавкой калия токсичность буровых отходов уменьшается в 20 раз, а при введении растворов полимера и электролита на поверхности частиц образуется непроницаемая пленка, снижающая токсичность шлама в 80 – 100 раз. Термическая обработка при температуре 500 – 600^оС позволяет практичес-ки полностью обезвредить отработанные буровые растворы и шламы.

Значительное количество токсичных элементов поступает в биосферу при выбросах подземных минерализованных вод. Для свойственного глубоким горизонтам многих нефтегазоносных регионов химического состава рассолов только одной аварийной скважиной с расходом всего 1,0 л/с в течение года могут быть вынесены на поверхность около 300 000 кг хлора, 100 кг йода, 1500 кг брома и другие химические соединения. Сброс в водоем единицы объема такой воды делает 40 – 60 объемов чистой воды непригодными для употребления.

При поисково-разведочном бурении на нефть должны проводиться гидрогеологические исследования с целью предотвращения нарушения геологической среды. Они включают изучение зоны активного водообмена, периодическую гидрохимическую съемку грунтовых вод для выявления фоновых содержаний загрязняющих веществ и обнаружения техногенных гидродинамических и газогидрохимических аномалий. Интерпретация полученных результатов выполняется с учетом материалов государственной гидрогеологической съемки в масштабе 1 : 200 000 .

Разведка и бурение на нефть на Крайнем Севере сопровождается нарушением теплофизического равновесия в условиях многолетней мерзлоты и проявлением эрозионных процессов на поверхности земли. Строительство скважин в районах многолетней мерзлоты приводит к развитию термокарста и просадкам, что вызывает нарушение природных ландшафтов. Известны случаи аварий из-за протаивания мерзлых пород в прискважинной зоне под действием тепла в процессе бурения. В результате разрушения многолетнемерзлых пород может начаться интенсивное фонтанирование нефти и газа через устье или по заколонному пространству. Возможно также образование приустьевых кратеров, размеры которых в поперечнике достигают 250 м.