ККЛ по ЭКОЛ.БЕЗОПАС. в НГКЧасть2(2). Курс лекций по экологической безопасности часть ii. Охрана окружающей среды в нефтегазовом комплексе учебное пособие
 Скачать 1.89 Mb.
|
19. ТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫНА ОБЪЕКТАХ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИПри нефтегазовом строительстве основной экологический ущерб наносится верхним приземным слоям литосферы и наземным биогеоценозам. Структурные элементы литосферы (почвы, грунты, грунтовые воды, растительные и животные сообщества) подвергаются загрязнениям (физическим, химическим, в том числе органическим и биологическим) и физико-механическим воздействиям транспорта и строительной техники, размещаемых временных и постоянных объектов. В процессе строительства происходит разрушение почв и утрата ими плодородия. Даже возвращение по окончании строительства ранен снятого плодородного слоя снижает плодородие почв в 2 – 3 раза из-за структурных нарушений, перемешивания части почв с подстилающими ее грунтами. На восстановление плодородия пашни в благоприятных природно-климатических условиях потребуется 3 – 5 лет. Если работы по рекультивации своевременно не проводятся, то негативные последствия усугубляет водная и ветровая эрозия. При сооружении магистрального трубопровода на каждые 100 км трассы нарушается в среднем 500 га земельных угодий, при прокладке дорог - не менее 250 га, да ещё под карьеры отводится не менее 100 га. Основной экологический ущерб при трубопроводном строительстве наносится природной среде в период подготовительных работ по расчистке и планировке трассы, а также при вывозке на трассу труб, грузов и других материалов. К основным видам неблагоприятных воздействий на окружающую среду при подготовительных работах относятся: – уничтожение или нарушения разной степени почвенно-растительных покровов; – возникновение пожаров; – загрязнение и замутнение водоёмов, нарушение естественного стока, заводнение и подтопление территорий, ведущее к заболачиванию и водной эрозии; – загрязнение почв и земель нефтепродуктами, строительными материалами и отходами, бытовыми стоками и твердыми отходами. Основными источниками загрязнения почв в нефтегазовом строительстве являются нефтепродукты (ГСМ), проливаемые на землю при заправках или ремонте техники, промышленные и бытовые стоки, нередко сбрасываемые на стройплощадках и базах на рельеф, а также отходы стройматериалов и твердые бытовые отходы. Большой ущерб наносится при нефтегазовом строительстве биосфере. При прокладке трубопроводов вырубаются леса в полосе отвода, на многие годы уничтожаются внедорожными разъездами пастбища. Распугиваются и уничтожаются браконьерами птицы и звери. Из-за многочисленных случаев нарушения гидрологического режима малых рек, разрушения берегов больших рек и водоемов при прокладке подводных переходов, загрязнения их нефтепродуктами рыба уходит с мест нерестилищ и гибнет. Основными источниками загрязнения атмосферы в строительных предприятиях, обслуживающих нефтегазовый комплекс, являются автотранспорт и заводы железобетонных изделий, кирпичные и механические заводы, деревообрабатывающие фирмы, котельные на жидком, твердом и газообразном топливе). Загрязняющими веществами являются производствен-ная пыль, углеводороды, аэрозоли, окислы азота, серы, углерода и др. В сточных водах указанных предприятий загрязняющими веществами являются взвешенные вещества, нефтепродукты. Большие объёмы водных ресурсов используются при проведении гидравлических испытаний нефтегазопроводов. Вода после испытаний, сильно загрязнённая грунтом, продуктами коррозии, окалиной, огарками электродов, сбрасывается в водоёмы или по рельефу в овраги и может принести ущерб окружающей среде, размывая грунт, заводняя местность и загрязняя водоёмы. Экологический ущерб, наносимый окружающей среде в процессе строительства, не ограничивается загрязнением воздуха, воды, почв, уничтожением флоры и фауны. В ряде случаев рост нагрузок на грунты (статических, динамических, термодинамических) приводит к нежелательным явлениям и процессам – просадкам, оползням, заводнению, что угрожает устойчивости возводимого объекта и нарушает равновесие в геотехнической системе. Особенно опасны эти нарушения при строительстве на многолетнемёрзлых грунтах, где самые незначительные нарушения поверхностного термоизолирующего слоя почвы приводят к образованию карстовых воронок, овражной эрозии и другим не менее опасным для природы и объекта последствиям. При потреблении природных ресурсов – сырья для стройматериалов, нарушаются сложившиеся формы рельефа поверхности, почвенный покров и структура почв. Следствием таких нарушений является изменение гидрологического и геокриологического режимов. Загрязнение почвы и воды может происходить и при сборе, подготовке, транспорте и хранении нефти, газа и воды. Однотрубная герметизированная система сбора имеет несомненные преимущества с точки зрения охраны окружающей среды. Применение герметизированных однотрубных систем сбора продукции скважин и блочного оборудования позволяет все процессы, связанные с выделением газа из нефти, подготовкой нефти, газа и воды, сосредоточить на установках, расположенных в одном центральном пункте. Система сбора нефти на промыслах является источником загрязнения водных ресурсов и почвы, что обусловлено большой протяженностью трубопроводной сети (до 100 км для среднего промысла), невозможностью практически предугадать и быстро обнаружить место порыва коллекторов (особенно небольших). В итоге объемы разлитой нефти, как правило, превышают объем остальных загрязнений. Территория нефтепромыслов может загрязняться из-за неплотности в промысловых нефтепроводах и водоводах (утечки нефти и пластовых вод через сальники задвижек, фланцевые соединения, коррозия, эрозия, механические повреждения тела трубы и т.д.). Основная причина аварий на водоводах в районах добычи нефти – коррозия металлов. Работа промыслового оборудования в нефтяной промышленности происходит в крайне неблагоприятных условиях. Наряду с почвенной коррозией весьма существенное коррозионное воздействие на оборудование оказывает продукция самой скважины. Узлы промысловой подготовки нефти (газосепарация, предварительный сброс пластовой воды, блоки обезвоживания и обессоливания) и общепромысловые резервуарные парки являются конечными пунктами сбора н транспорта нефти на промыслах. Обычно они располагаются на одной территории и объединяются в одно хозяйство. Поэтому канализация резервуарных парков и деэмульсационных установок также объединяются в общую систему. При эксплуатации этих установок источниками загрязнения могут быть переливы и продукты, накапливающиеся в отстойной аппаратуре, резервуарах, которые составляют 0,5 – 12 г/т подготовленной нефти. Остатки подготовки нефти и нефтяные шламы значительно отличаются по физико-химическим свойствам от самой нефти и требуют периодического удаления из аппаратуры, что осуществляется при чистке аппаратов и сопровождается загрязнением территории. Для интенсификации процессов разрушения эмульсии на установках подготовки нефти и даже в отдельные скважины дозируются поверхностно-активные вещества (ПАВ) – деэмульгаторы. Деэмульгаторы – химические реагенты с большой поверхностной активностью, которые могут быть использованы при всех способах разрушения водонефтяных эмульсий: механических (отстой, фильтрация, центрифугирование), термических (подогрев, промывка горячей водой), электрических (обработка в электрическом поле постоянного или переменного тока) и т. д. Это основное средство разрушения эмульсий и интенсификации любого способа разрушения эмульсий. Их применение позволяет улучшить качество товарной нефти, упростить технологический процесс, сократить время отстоя, осуществить предварительный сброс основной массы воды из эмульсии и способствует более полной очистке отделившейся воды от нефти и взвешенных частиц. При подготовке нефти используют анионоактивные и неионогенные ПАВ: блоксополимеры окиси этилена и пропилена, оксиэтилированные амины, СЖК, высшие жирные спирты и алкилфенолы (проксанол-305, проксамин-385, дисольван-4411, дипроксамин-157, и др.). Расход современных эффективных реагентов составляет 40-100 г/т. Подачу химических реагентов на практике проводят двумя способами: в разбавленном виде и впрыском концентрированного деэмульгатора. Основными источниками загрязнения окружающей среды при эксплуатации систем сбора и транспорта продукции скважин на нефтяных месторождениях являются следующие сооружения и объекты нефтепромыслов: 1. Устья скважин и прискважинные участки (разлив нефти, пластовых и сточных вод происходит из-за нарушений герметичности устьевой арматуры, а также при проведении работ по освоению скважин, капитальному и профилактическому ремонту). 2. Трубопроводная система сбора и транспорта добытой жидкости из пласта и закачки сточных вод в нагнетательные скважины (из-за неплотностей в оборудовании, промысловых нефтесборных и нагнетательных трубопроводах). 3. Резервуарные парки и дожимные сборные пункты (разлив добытой жидкости происходит при спуске из резервуаров сточных вод, загрязненных осадками парафино-смолистых отложений, переливах нефти через верх резервуаров). 4. Земляные амбары, шламонакопители и специальные площадки, в которые сбрасываются осадки с резервуаров и очистных сооружений, представляющие отложения тяжелых фракций нефти, парафино-смолистых веществ и всевозможных примесей, насыщенных нефтью, нефтепродуктами и химреагентами, а также твердых минеральных примесей (в этих шламах может содержаться до 80 – 85% нефти, 50% механических примесей, 70% минеральных солей и 5% поверхностно-активных веществ). На крупных нефтяных месторождениях обычно применяется внутриконтурное н законтурное заводнение. Поэтому в зависимости от системы разработки нефтяного месторождения определяется схема расположения нагнетательных скважин, магистральных водопроводов и размещение кустовых насосных станций по площади месторождения. В зависимости от площади нефтяного месторождения и коллекторских свойств продуктивного пласта определяется количество нагнетательных скважин, что, в свою очередь, обусловливает количество кустовых насосных станций. Из практики осуществления схем заводнения нефтяных месторождений можно принять 10 – 15 нагнетательных скважин на одну кустовую насосную станцию. Большое количество нагнетательных скважин, подключаемых к одной кустовой насосной станции, приводит к нерациональному удлинению разводящих водоводов, что ведет к необходимости применения водоводов большего диаметра, особенно при высокой приемистости скважин. При большой площади заводняемого нефтяного месторождения желательно рассредоточить водозаборные сооружения в нескольких местах. Так, например, на Туймазинском нефтяном месторождении Башкирии водозаборные сооружения расположены в четырех местах, что позволило снизить количество дожимных и насосных станций II и III подъема, а также для магистральных водоводов применять трубы меньшего диаметра (200 – 300 мм) и уменьшить длину магистральных водоводов. Большое влияние на схему водоснабжения оказывает принятый источник водоснабжения: его характер, мощность, качество воды в нем, удаленность его от нефтяного месторождения и т. д. При использовании воды открытых русел водоемов применяются водоприемники различных типов и конструкций, представляющие собой иногда весьма сложные гидротехнические сооружения. При использовании подрусловых вод водоприемные сооружения выполняются в виде подрусловых скважин (артезианских) и водосборных галерей. Сопоставление качества воды источника и требований, предъявляемых к ней, определяет необходимость очистки, а также степень и технологию очистки. Вода открытых водоемов, особенно рек, в большинстве случаев содержит значительное количество примесей. Поэтому во многих случаях появляется необходимость предварительной очистки речных вод до определенной степени, т.е. строительство очистных сооружений. При отсутствии необходимости очистки воды схема водоснабжения значительно упрощается. Образующиеся сточные воды нефтепромыслов практически полностью используются или должны использоваться повторно в процессах нефтедобычи. Отрасль не относится к производству, технологические процессы которого обязательно должны приводить к загрязнению окружающей среды. Если и допускается загрязнение окружающей среды, то оно является результатом аварий, нарушения технологической дисциплины и правил охраны окружающей среды. Нефтепромысловые сточные воды в зависимости от химического состава обладают различной агрессивностью по отношению к металлу, бетону и др. материалам. Основными коррозионными агентами сточной воды являются растворенные соли различного состава, кислород, сероводород и др. Скорость коррозии труб и оборудования изменяется в широких пределах. Стальные трубопроводы для сточных вод с высокой температурой (до 70о С), содержащих более 100 мг/л сероводорода, выходят из строя через один-два года. Коррозия приводит к сквозным поражениям труб. Причем наиболее интенсивному разрушению подвергаются сварные швы. По данным БашНИПИнефть, ВНИИСПТнефть и других, содержание кислорода оказывает одно из основных влияний на коррозионную агрессивность вод. Например, при наличии 1 мг/л кислорода в месте водоподготовки при работе КНС с буферным резервуаром на расстоянии около 10 км от места содержание кислорода возрастает до 5 мг/л, в то же время, на соседней КНС, работающей с того же водовода, но без буферного резервуара, количество О2 составляет 0,5 мг/л. Соответственно изменяется и величина порывов от 0,5 – 0,1 на км при давлении 100 атм КНС до 1,5 – 1 на км при давлении 60 атм (КНС-З). Наблюдается следующее соотношение величин разлива нефти вследствие аварий: коррозионные разрушения труб – 50,1%, некачественное проведение строительно-монтажных работ – 19,8%, прочие причины – 30,1%. Значительно увеличивается количество аварий на водоводах, перекачивающих сточные воды, содержащие сероводород, где среднее число аварий, приходящихся на 1 км действующего водовода (по данным ВНИИСПТнефть) распределяется следующим образом: водоводы пресных вод – 0,7; водоводы сточных вод, не содержащих сероводород – 2,9; то же, содержащих сероводород – 3,4. В значительной степени такое положение характерно и для многих других нефтяных районов. Ежегодный ущерб от коррозии в нефтяной промышленности составляет сотни миллионов рублей, плюс большая потеря металла и добычи нефти в результате аварий, а также загрязнение объектов окружающей среды. Разлитая пластовая вода засолоняет почву и приводит к гибели растительности, а утечка ее через обсадные колонны эксплуатационных и нагнетательных скважин вызывает нежелательное загрязнение подземных водоносных горизонтов. На большинстве нефтяных месторождений способы очистки и утилизации сточных вод на промыслах предусматривают выделение основной массы нефтепродуктов и твердых примесей, содержащихся в сточных водах, в резервуарах-отстойниках. В зависимости от свойств сточных вод основными рекомендованными способами очистки служат следующие: механический, химический, физико-химический и биохимический (последний, к сожалению, практически не используется). Качество промысловых сточных вод различных нефтяных месторождений имеет чрезвычайно разнообразный характер, изменяется в широких пределах и зависит от геологических свойств месторождения нефти, времени его разработки, технической оснащенности и метода очистки стоков на очистных сооружениях. Основную массу сточных вод (85%) нефтепромыслов составляют пластовые (добываемые с нефтью) воды. Количество пластовой воды, отделяемой от нефти, зависит от обводненности нефти в продуктивном пласте. На старых, давно разрабатываемых нефтепромыслах обводненность нефти может достигать 70 – 80% и более (например, в АНК «Башнефть» обводненность нефти в среднем составляет около 80 – 85%). От 2 до 10% сточных вод нефтепромыслов составляют ливневые воды, которые в большинстве случаев состоят из пресных технических и дождевых вод. Эти воды загрязнены в основном нефтепродуктами и механическими примесями, содержание которых изменяется соответственно от 100 до 2000 мг/л и от 100 до 5000 мг/л. При закачке сточных вод в нефтяные пласты под высоким давлением они могут просачиваться в верхние пресноводные горизонты по затрубному пространству обсадных колонн из-за просадки цемента или из-за некачественного цементажа, или по «окнам водоупорных толщ». Все это может привести в полную негодность для употребления в хозяйственно-бытовых и питьевых целях ближайшие водоемы и питьевые колодцы. На практике были случаи загрязнения и осолонения колодезных вод из-за перелива сточных вод из насосных станций. Ухудшение качества воды, прежде всего, выражалось изменением ее органолептических свойств. Подземные воды приобретали горько-солоноватый привкус и запах нефтепродуктов до 5 баллов. Наблюдалось увеличение в воде хлоридов, сухого остатка и жесткости. Таблица 2 Оценка экологической опасности вод и почв согласно российским (санитарно-бытовым ПДК) и голландским нормативам
*числитель – экологический норматив, знаменатель – норматив санации, **но – не определялся. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||