кр. Нефтедобывающая промышленность и ее влияние на окружающую среду и пути экологизации
 Скачать 71.55 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Институт экосистем бизнеса и креативных индустрий Кафедра «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Промышленная экология и техносферная безопасность» на тему «Нефтедобывающая промышленность и ее влияние на окружающую среду и пути экологизации» Выполнил: Студент группы БЗИ-19-01 Т.А. Кузнецова Проверил: Доц., канд. техн. наук А.М. Назаров Уфа 2021 СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Нефть — важнейший природный ресурс, определяющий состояние мировой экономики. Она более рентабельна при добыче и переработке по сравнению с другими ископаемыми ресурсами, а перечень получаемых из нее продуктов огромен. Это главное сырье для транспортного топлива и для производства современных синтетических материалов. Нефтяная промышленность — отрасль экономики, занимающаяся добычей, переработкой, транспортировкой, складированием и продажей полезного природного ископаемого — нефти и сопутствующих нефтепродуктов. К смежным отраслям промышленности относят: геофизику, бурение, производство нефтегазового оборудования. 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. Актуальность темы. Нефтедобывающая промышленность является ключевой сырьевой отраслью, играющей особо важную роль в российской экономике; на ее долю приходится значительная часть поступлений в государственный бюджет и российского экспорта. Однако, производственная деятельность по добыче нефти оказывает значительное экологическое воздействие на окружающую природную среду и является постоянным источником техногенной опасности. Современный тип развития нефтедобывающего комплекса в России можно определить как антиустойчивый, техногенный, природоемкии, основанный на использовании средств производства и технологий, созданных без учета экологических ограничений. Необходимость комплексной трансформации существующего типа развития в устойчивый предполагает введение жестких экологических рамок для любого сценария экономического развития Краткое описание вида промышленности Месторождение нефти имеет довольно длительный жизненный цикл. От открытия нефтяной залежи до получения первой нефти может пройти несколько десятков лет. Весь процесс освоения нефтяного месторождения можно разбить на пять основных этапов. Конечно же, все начинается с поиска и разведки, благодаря которым происходит 1. Открытие нефтяных месторождений Нефть и газ залегают в горных породах – коллекторах, как правило, на значительной глубине. Чтобы обнаружить нефтяные залежи в толще горных пород, проводят сейсмические исследования. Исследования позволяют получить изображение глубинных слоев горных пород, в которых опытные специалисты выделяют потенциально продуктивные структуры Чтобы убедиться в том, что в выявленных горных структурах есть нефть, бурят поисковые скважины. 2. Оценка запасов нефтяных месторождений. Когда открытие месторождения подтверждено, строят его геологическую модель, которая представляет собой набор всех имеющихся данных. Специальное программное обеспечение позволяет визуализировать эти данные в 3d изображении. Цифровая геологическая модель месторождения нужна чтобы: Оценить начальные и извлекаемые запасы нефти (и газа) - Разработать оптимальный проект разработки месторождения (количество и расположение скважин, уровни добычи нефти и т.п.) - Для более качественной оценки запасов бурят оценочные скважины. А бурение разведочных скважин помогает уточнить размер и структуру месторождения. - На этом этапе производится экономическая оценка целесообразности разработки месторождения исходя из прогнозных уровней добычи нефти и ожидаемых затрат на его обустройство. Если ожидаемые экономические показатели соответствуют критериям нефтяной компании, тогда она приступает к его разработке. - После этого переходят непосредственно к добыче нефти и газа 3. Подготовка к освоению месторождения. С целью оптимального освоения нефтяного месторождения разрабатывается проект разработки (технологическая схема разработки) и проект обустройства месторождения. В проектах предусматривают: - Необходимое количество и расположение скважин - Оптимальный способ разработки месторождения - Типы и стоимость необходимого оборудования и сооружений - Систему сбора и подготовки нефти - Меры по охране окружающей среды -Развитие технологий бурения и внедрение в практику наклонно-направленных скважин позволяет располагать устья скважин так называемыми «кустами». На одном кусту могут располагаться от двух до двух десятков скважин. Кустовое расположение скважин позволяет снизить воздействие на окружающую среду и оптимизировать затраты на обустройство месторождения. 4. Добыча нефти и газа. Период, за который могут быть извлечены запасы нефти, составляет 15 - 30 лет, а в некоторых случаях может достигать 50 лет и больше (для гигантских месторождений). - Период разработки месторождения состоит из нескольких стадий: - Стадия растущей добычи - Стабилизация добычи на максимальном уровне (плато) - Стадия падающей добычи - Завершающий период Развитие технологий добычи нефти, проведение геолого-технических мероприятий (гтм), применение методов увеличения нефтеотдачи (мун) может существенно продлить рентабельный срок разработки месторождения. 5. Ликвидация. После того как уровень добычи нефти становится ниже рентабельного, разработку месторождения прекращают, а лицензию возвращают в гос.органы. Перед тем как вернуть месторождение в ведение государства, нефтяные компании: - Демонтируют оборудование и сооружения (такие как морские нефтяные платформы, например) - Переводят скважины в безопасное состояние (ликвидируют или консервируют) - Обеспечивают сохранение остаточных запасов месторождения - Очищают и восстанавливают территорию деятельности (почвенный покров, морскую акваторию) Экологические проблемы нефтедобычи Воздействие нефтяной промышленности на основные компоненты окружающей среды (воздух, воду, почву, растительный, животный мир и человека) обусловлено токсичностью природных углеводородов, большим разнообразием химических веществ, используемых в технологических процессах, а также все возрастающим объемом добычи нефти, ее подготовки, транспортировки, хранения, переработки и широкого разнообразного использования. Все технологические процессы в нефтяной промышленности (разведка, бурение, добыча, сбор, транспорт, хранение и переработка нефти) при соответствующих условиях могут нарушить естественную экологическую обстановку. Нефть, углеводороды нефти, нефтяной и буровой шламы, сточные воды, содержащие различные химические соединения в больших количествах проникнут в водоемы и другие экологические объекты: - при бурении и аварийном фонтанировании разведочных нефтяных скважин; - при аварии транспортных средств; - при разрывах нефте- и продуктопроводов; - при нарушении герметичности колонн в скважинах и технологического оборудования; - при сбросе неочищенных промысловых сточных вод в поверхностные водоемы. Для некоторых районов характерны естественные выходы нефти на поверхность земли. Один из береговых пунктов в Южной Калифорнии, например, был назван по этому признаку Нефтяным мысом. Такие выходы обычны в Карибском море, Мексиканском и Персидском заливах. В нашей стране он наблюдаются для ряда месторождений республики Коми (г. Ухта) и др. Нередко эти выходы продолжаются на поверхности морей и океанов или на донных или береговых участках рек. Фонтаны, возникающие в процессе добычи нефти и газа, делят на нефтяные и газовые. При этом за нефтяные принимают фонтаны с большим дебитом (суточная производительность) нефти (1500-2000 т/сут и более) и меньшим количеством газа (750 тыс. м3/сут); газонефтяные – с содержанием газа более 50 %, газовые – с 90-100 % газа. Во всех случая огромный экологически вред и опасность фонтанов для основных объектов природной среды (атмосферы, водоемов, почвы, недр и т. Д.) очевидны. Отрицательные последствия каждого из фонтанов в одних и тех же условия неодинаковы. Фонтан в штате Риверс залил нефтью поверхность земли площадью около 607 тыс. м2. В пределах аварийного участка земли были выделены четыре зоны с разной степенью загрязнения: глубина проникновения нефти в сильно загрязненной зоне достигла 90 см. Все возрастающее потребление нефти и нефтепродуктов в мире обусловило в последние годы значительный рост танкерного флота. В последние годы наметилась тенденция к резкому увеличению вместимости нефтеналивных судов. Эксплуатация супертанкеров выгодна экономически, но создает большую потенциальную опасность для загрязнения окружающей среды, т.к. при аварии в воду выливаются десятки и сотни тысяч тонн нефти. Очень часто нефтепродукты выбрасываются за борт судов со сточной водой, которая используется в качестве балласта или для промывки танков. Загрязнение морей при использовании танкеров происходи во время загрузки и разгрузки нефти на конечных пунктах, за счет переливов при загрузке, при аварийном столкновении и посадке судов на мель. Вся поверхность Мирового океана покрыта в настоящее время нефтяной пленкой толщиной 0,1 мкм. Большую опасность для окружающей среды представляют и трубопроводы. Строительство трубопроводов, особенно в северных районах, оказывает влияние на микроклимат тундры и лесотудры. Проходка траншей локально изменяет режим питания растительного покрова влагой, нарушает теплофизическое равновесие, растопляет вечномерзлые грунты, приводит к гибели чувствительный к механическому воздействию растительный покров тундры. При эксплуатации трубопроводов утечки нефти, газа, конденсата, сточной воды, метанола и других загрязняющих веществ на участках трубопроводов, расположенных под судоходными трассами морей и рек, наиболее подверженных механическим повреждениям, нередко остаются незамеченными в течение длительного времени и наносят большой ущерб всем экологически значимым объектам окружающей среды. Подсчитано, что в среднем при одном порыве нефтепровода выбрасывается 2 т нефти, приводящей в непригодность 1000 м2 земли. В процессе бурения и добычи непрерывное загрязнение окружающей природной среды вызвано утечками углеводородов через неплотности во фланцевых соединениях (сальниках, задвижках), разрывами трубопроводов, разливами нефти при опорожнении сепараторов и отстойников. Основная часть нефти и сточных вод на территории промысла накапливается и поступает в водоемы из устья скважин и прискважинных площадок. Разлив нефти в этих случаях возможен через неплотности в сальниках; при ремонтных работах и освоении скважин; из переполненных мерников; при очистке мерников и трапов грязи и палафита; разлив нефти происходит при спуске сточной воды из резервуаров; при переливе нефти через верх резервуара и др. Наиболее типичные утечки нефти из резервуаров обусловлены кoрpoзиeй их днища, под действием воды. Постоянный автоматический контроль содержимого в резервуаре позволяет своевременно обнаруживать даже небольшие утечки нефти и нефтепродуктов и устранять их. Большинство хранилищ не исключают испарения нефти, газа, конденсата. Характерными остаются разливы нефти в результате аварий на нeфтeгaзocбoрныx коллекторах и технологических установках, ликвидация которых нередко затягивается и выполняется некачественно. Наиболее тяжелым и опасным по последствиям является загрязнение подземных и наземных пресных вод и почвы. К основным их загрязняющим веществам относятся нефть, буровой и нефтяной шламы, сточные воды. Образующийся при бурении скважин буровой шлам может содержать до 7,5 % нефти и до 15 % органических химических реагентов, применяемых в буровых растворах. В относительно большом объеме нефтяной шлам накапливается при подготовке нефти. В этом случае шламы могут содержать до 80-85 % нефти, до 50 % механических примесей, до 67 % минеральных солей и 4 % поверхностно-активных веществ. Основное же загрязнение природной среды при бурении и эксплуатации скважин дают буровые и промысловые сточные воды. Объем их во всех развитых нефтедобывающих странах мира быстро растет и намного превышает объем добываемой нефти. Из-за отсутствия системы канализации промысловые стоки сбрасывают в близлежащие водоемы или болота, значительно загрязняя их и грунтовые воды. 2.1 Выбросы основных технологических процессов Основными источниками выбросов в атмосферу являются: - скважины, технологические установки, резервуары нефти; - факельное сжигание, выпуск и продувка газа, выжигание разлитой нефти; - работа двигателей внутреннего сгорания; - пыль, поднимаемая летом транспортными средствами; - утечки газа и испарение легких углеводородов. К наиболее распространенным загрязняющим веществам атмосферного воздуха при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти и газа, а также при их сжигании относятся углеводороды, сероводород, оксиды хота и серы, механические взвеси. Сернистый газ, углеводороды, сероводород - основные загрязняющие вещества при разработке нефтяных месторождений, содержащих сероводород. К выбросам их при добыче нефти приводят следующие случаи: аварийное фонтанирование, опробование и испытание скважин, испарение из мерников и резервуаров, разрывы трубопроводов, очистка технологически емкостей. Кроме того, выделение загрязняющих веществ происходит на установках комплексной подготовки нефти (при обезвоживании, обессоливании, стабилизации, деэмульсации нефти), на очистных сооружениях (с открытых поверхностей песколовок, нефтеловушек, прудов дополнительного отстаивания, фильтров, аэротенков). Значительное количество углеводородов выделяется в атмосферу в результате негерметичности оборудования и арматуры. Главная проблема - низкий уровень утилизации попутного нефтяного газа (для месторождений Западной Сибири этот показатель, в среднем, не превышает 80 %). Сжигание больших объемов попутного нефтяного газа по-прежнему является основным источником загрязнения окружающей среды в районах нефтедобычи. Поступающие в окружающую среду продукты сгорания попутного нефтяного газа представляют собой потенциальную угрозу нормальному функционированию человеческого организма на физиологическом уровне. Соотношение составляющих выбросы веществ зависит от состава добываемой нефти. Основу технологической классификации нефтей составляет содержание серы: класс I - малосернистые нефти, включающие до 0,5 % S; класс II - сернистые нефти с 0,5-2 % S; класс III - высокосернистые нефти, содержащие свыше 2 % S. Около 1/3 всей добываемой в мире нефти содержит свыше 1% S. Следовательно, примерно каждый третий факел в мире является источником загрязнения окружающей среды диоксидом серы, сероводородом, меркаптанами. В состав выбросов факельного хозяйства входят: - метан СН4; - этан С2Н6; - пропан С3Н8; - бутан С4Н10; - пентан С5Н12; - гексан С6Н14; - гептан С7Н16; - оксиды азота NOx; - диоксид углерода СО2; - диоксид серы SО2, сероводород Н2S (и/или меркаптаны). При добыче нефти, богатой ароматическими углеводородами, в выбросах факельного хозяйства содержится большое количество бензола, толуола, ксилола, фенола. Если нефть содержит большое количество ароматических углеводородов - то и при работе факельной установки ароматические углеводороды будут входить в состав выбросов. Нефтяной бензол относится к числу токсичных продуктов 2-го класса опасности. Пары бензола при высоких концентрациях действуют наркотически, вредно влияют на нервную систему, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки глаз. Предельно допустимая концентрация паров бензола в воздухе рабочей зоны составляет 15/5 мг/м3 (максимальная/среднесменная). Бензол обладает резорбтивным действием, проникает в организм через неповрежденную кожу. Аллергенными и кумулятивными свойствами не обладает [8]. Ксилол (диметилбензол) относится к третьему классу опасности, его пары при высоких концентрациях отрицательно воздействуют на нервную систему, кожные покровы и слизистые оболочки человека. Нефтяной толуол (метилбензол) также относится к числу токсичных продуктов третьего класса опасности. Пары толуола при высоких концентрациях действуют наркотически, вредно влияют на нервную систему, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистую оболочку глаз. Предельно допустимая концентрация паров толуола в воздухе рабочей зоны составляет 50 мг/м3. Фенол по степени воздействия на организм относится к высокоопасным веществам. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны - 0,3 мг/м3. При превышении ПДК возможны отравление, раздражение слизистых оболочек и ожог кожи. При хроническом отравлении возникает раздражение дыхательных путей, расстройство пищеварения, тошнота, слабость, кожный зуд, конъюнктивит. Фенол кумулятивными свойствами не обладает . К тяжелым металлам, присутствующим в выбросах факельных установок, относятся никель и ванадий. Вдыхание пыли, содержащей ванадий, даже в небольших количествах приводит к раздражению и хрипам в легких, кашлю, болям в груди, насморку и першению в горле. Иногда наблюдается удушье, зеленоватый налет на языке и побледнение кожных покровов. Правда, эти признаки исчезают уже вскоре после прекращения вдыхания загрязненного воздуха Вредные вещества, попадая в атмосферу, подвергаются физико-химическим превращениям, рассеиваются или вымываются из атмосферы. Степень загрязнения атмосферы зависит от того, будут ли эти вещества переноситься на большие расстояния от источника или скапливаться в районе их выброса. Источниками оксидов углерода, азота и серы, сажи являются факельные системы, на которые подаются вредные газопарообразные вещества для сжигания из технологических установок, коммуникаций и предохранительных устройств при невозможности их использования в качестве топлива в котельных установках. Производственные объекты транспорта и хранения нефти, нефтепродуктов, природного газа вносят значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Основная часть загрязняющих веществ поступает в атмосферу из резервуаров и технологических аппаратов при сливоналивных операциях. Значительно загрязнение атмосферы и при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах. В качестве загрязняющих веществ выступают сложные смеси большого количества индивидуальных углеводородов. При хранении легкоиспаряющихся жидкостей в peзepвyaрax различают два вида потерь: от так называемых «малых» и «больших дыханий». Эти выбросы дополняются потерями от «обратного выдоха» и от вентиляции газового пространства резервуаров. Потери от «малых дыханий» возникнут при неподвижном хранении жидких углеводородов. Обусловлены они суточным изменением температуры или барометрического давления. В дневное время при нагреве резервуара и верхнего слоя нефтепродуктов количество паров и давление в герметичной емкости увеличиваются. Когда давление превышает расчетное, предохранительный клапан выпускает часть избыточных паров в атмосферу. В ночное, более холодное время, наблюдается противоположный процесс: частичная концентрация паров понижает давление в газовом пространстве резервуара, образуя вакуум, и создает условия для поступления в емкость наружного воздуха. Потери от «больших дыханий» происходят при наполнении резервуара нефтью и вытеснении из него паро-воздушной смеси. Предприятиями нефтедобывающей отрасли России в атмосферу выбрасывается около 2 млн. т вредных веществ, в числе которых на долю углеводородов приходится 48 %, окиси углерода – 33 % и на твердые вещества (сажу) – 2 %. Суммарный выброс загрязняющих веществ предприятиями отрасли составляет 9-10 % от валового выброса по стране. Выбросы газовой отрасли еще больше – 2-3 млн. т, это, прежде всего, сероводород, диоксиды серы и азота, метилмеркаптан и др. Страдает, прежде всего, воздушная среда - улавливается и обезвреживается лишь 10-20% загрязнителей. Самыми значительными факторами, влияющими на распространение загрязняющих веществ, являются метеорологические условия: направление движения воздуха и скорость ветра, количество и продолжительность штилей, влажность воздуха и осадки, интенсивность солнечной радиации. 2.2 Сточные воды при бурении, добыче, транспорте и хранении нефти и газа Нефтегазодобывающие производства потребляют большое количество воды в технологически и во вспомогательных процессах. Для поддержания пластового давления в пласт закачивается более 1 млрд. м3 воды, в том числе 700-750 млн. м3 пресной. С помощью заводнения сегодня добывается более 86 % всей нефти. При этом около 700 млн т пластовых вод откачивается из коллекторов вместе с нефтью. Сброс в водоем единицы объема такой воды делает 40-60 объемов чистой воды непригодными для употребления. Обычно при площадном заводнении требуется 10-15 м3 воды на 1 т добытой нефти (иногда 25-30 м3). При законтурном и внутриконтурном заводнении расход воды значительно меньше и составляет в среднем от 1,5 до 2 м3 на 1 т нефти. Пресные воды открытых водоемов предпочтительны для заводнения нефтяных пластов как легкодоступные и не требующие сложной специальной подготовки до закачки их в нефтяные залежи. Огромные объемы сточных вод с высокими концентрациями токсичных веществ способны нанести непоправимый ущерб поверхностным и подземным водам, другим объектам окружающей среды. Повышенная опасность ж обусловлена такими загрязняющими веществами, как нефть и нефтепродукты, химические реагенты, кислоты, щелочи, поверхностно-aктивныe вещества, а также твердые минеральные частицы. При этом опасное загрязнение природных вод возможно как при сбросе в них неочищенных вод, так и при разливе, смыве собственно токсичных веществ в водоемы, грунтовые и подземные воды. Такие случаи довольно часто возникают в процессе бурения и крепления нефтяных и газовых скважин, при перетоках нефти или пластовых минерализированных вод из нижележащих горизонтов в вышележащие и наоборот. Наибольшую опасность представляют, безусловно, аварийные выбросы и открытое фонтанирование нефти, газа и минерализованных пластовых вод, а также нарушения герметичности систем сбора и транспорта нефти на суше и особенно на море. В результате таких аварий в моря, реки, озера, могу попадать буровой раствор, выбуренная измельченная порода, нефть, горюче-смазочные материалы, химические реагенты, ПАВ, утяжелители, сточные воды, буровой шлам и др. Источники загрязнения вод весьма разнообразны. Еще большее разнообразие характерно для состава и свойств загрязняющих веществ. Поэтому источники загрязнения водоемов рассмотрим в связи с основными технологическими процессами. Бурение скважин сопровождается дисперсионным разрушением горных пород, образованием бурового шлама, удалением его промывочной жидкостью. При бурении нефтяных скважин потребляется значительное количество природной воды, в результате чего образуются загрязненные стоки в виде буровых сточных вод. При бурении кроме буровых сточных вод образуются: отработанные буровые растворы и буровой шлам. Отработанный буровой раствор подлежит утилизации или захоронению. Буровой шлам - смесь выбуренной породы и бурового раствора, удаляемая из циркуляционной системы буровой различными очистными устройствами. Буровой шлам наряд с выбуренной породой и нефтью включает все химические реагенты, применяемые для приготовления буровых растворов. Образцы шлама, как показал анализ, содержат 0,8-7,5 % нефти, до 15 % органических соединений (нефтепродукты, химические реагенты) и до 37 % утяжелителя. Выброс его в окружающую среду без специальных мер по обезвреживания недопустим. Буровые сточные воды вследствие их высокой подвижности и аккумулирующей способности к загрязняющим веществам являются самым опасным отходом при бурении, способным загрязнить обширные зоны гидро- и литосферы. По составу буровые сточные воды в большинстве случаев представляют собой многокомпонентные системы. Загрязняющие свойства буровых сточных вод зависят от химических реагентов, применяемых для приготовления и обработки буровых растворов, и состава разбуриваемых пород. По степени загрязненности буровые сточные воды разделяют на загрязненные и условно чистые. Загрязненные сточные воды образуются в процессах, непосредственно связанных с бурением и освоением скважин (обмыв производственных площадей и бурового оборудования, охлаждение штоков буровых насосов), а также при утечках технической воды на узлах приготовления буровых растворов, при освоении скважин, ликвидации осложнений и др. Условно чистые воды образуются в системах энергетического привода бурового оборудования. Эти воды содержат незначительное количество нефтепродуктов, смазок и взвешенных веществ. Как правило, их используют в оборотном водоснабжении для эксплуатационных нужд перечисленных агрегатов. Конструкция скважины должна изолировать все пресноводные горизонты от продуктивных нефтяных (газовых) залежей. К временным источникам загрязнения относятся: негерметичность заколонного пространства скважин из-за некачественного его цементирования или по другим причинам, приводящая к межпластовым перетокам и загрязнению водоносных горизонтов; поглощение бурового раствора в процессе помывки скажи и фильтрации его водной фазы в проницаемые отложения; попадание жидких отходов бурения в водоносные горизонты и др. Опасность загрязнения природных вод характерна также для процессов добычи нефти. Основными объектами нефтепромыслов, на которых формируются сточные воды, являются установки комплексной подготовки нефти (УКПН), реализующие процессы обессоливания, деэмульсации, стабилизации и обезвоживания нефти, а также промысловые нефтерезеувуарные парки. На нефтебазах, магистральных перекачивающих станция и других предприятия транспорта нефти и нефтепродуктов в составе сточных вод в промышленную канализацию сбрасывается значительное количество нефти и нефтепродуктов (до 400-1500 мг/л) и механических примесей (100-600 мг/л). Основная часть загрязняющих веществ поступает в водоемы, на территорию производственных объектов из основных узлов промыслового оборудования. Сточные воды на нефтепромыслах, нефтебазах, перекачивающих насосных и компрессорных станциях и наливных пунктах подразделяются на пластовые, подтоварные, промывочные воды резервуаров, атмосферные, производственные сточные, балластные и промывочные воды нефтеналивных судов, хозяйственно-фекальные стоки и осадки, образующиеся в резервуарах и очистных сооружениях. В состав пластовых входят воды, добываемые совместно с нефтью, отделяемые от нее на центральных пунктах сбора и подготовки нефти. В общем объеме сточных вод пластовые воды составляют 82-84 %. По мере увеличения срока эксплуатации нефтяного месторождения объем пластовых вод непрерывно растет. В составе сточных вод пластовые воды наиболее минерализованы. При все большей закачке пресных вод в нефтяные пласты минерализация пластовых вод снижается. Помимо минеральных солей пластовые воды содержат нефть, песок, глинистые частицы. Подтоварные воды - стоки, образующиеся при обводнении нефтепродуктов и нефти за счет влаги, поступающей в резервуар из воздуха через дыхательный клапан. Эти стоки сбрасываются при дренаже резервуаров. При зачистке и промывке резервуаров образуются промывочные воды. В период дождей и таяния снега атмосферные воды скапливаются в пределах обвалованной территории в резервуарных пачках, на сливо- наливных эстакадах. Производственные сточные воды поступают от насосных станций, лабораторий, котельных, гаражей, разливочных камер, технологических площадок, в виде утечек из технологического оборудования. Балластные и промывочные воды нефтеналивных судов - это воды, образующиеся при заполнении танков после слива нефтепродуктов и при промывке танков наливных баржей и танкеров. В результате отложения тяжелых фракций нефти, смол и всевозможных примесей, насыщенных нефтью и нефтепродуктами, а также твердых минеральных примесей у резервуарных и очистных сооружениях образуются осадки; в период зачистки от разбавляются водой и сбрасываются в шламонакопители или на специальные площадки, где их периодически сжигают. Загрязненные воды, образующиеся при помывке резервуаров, танков после этилированого бензина, в санпропускниках с прачечными для стирки и обезвреживания спецодежды, а также ливневые стоки резервуарных парков, где хранится этилированный бензин, называют спецстоками. 2.3 Загрязнение почвы нефтью Локальные загрязнения почвы связаны чаще всего с разливами нефти и нефтепродуктов при повреждении трубопроводов и их утечках через неплотности в оборудовании. Загрязнение больших площадей возможно при фонтанировании нефти. Нефть, попадая в почву, опускается вертикально вниз под влиянием гравитационных сил и распространяется вширь под действием поверхностных и капиллярных сил. Скорость продвижения нефти зависит от ее свойств, грунта и соотношения нефти, воздуха и воды в многофазной движущейся системе. Первостепенное значение при этом имеют тип нефти, ее количество, характер нефтяного загрязнения. Чем меньше доля нефти в такой системе, тем труднее ее фильтрация (миграция) в грунте. В ходе этих процессов насыщенность грунта нефтью (при отсутствии новых поступлений) непрерывно снижаете. При содержании в грунте 10-12 % (уровень остаточного насыщения) нефть становится неподвижной. Движение прекращается также при достижении нефтью уровня грунтовых вод. Нефть начинает перемещаться в направлении уклона поверхности грунтовых вод. Для предотвращения миграции разлитой нефти бурят серию скважин и извлекают загрязненные грунтовые воды. В некоторых случаях на пути движения грунтовых вод ставится водонепроницаемый барьер (резиновые гидроизолирующие мембраны). Нефть, скопившаяся около барьера, удаляется при помощи специального оборудования. Проявление капиллярных сил хорошо прослеживается при значительной проницаемости и пористости грунта. Пески и гравийные грунты, например, благоприятны для миграции нефти; глины и илы нeблагоприятны. В горных породах нефть движется в основном по трещинам. Последствия загрязнения. Выживаемость растений в загрязненных нефтью почвах зависит от глубины проникновения корней. Нефтяное загрязнение разрушает структуру почвы, изменяет ее физико-химические свойства: резко снижается водопроницаемость, увеличивается соотношение между углеродом и азотом (за счет углерода нефти), что приводит к ухудшению азотного режима, нарушению корневого питания растений. Первоначальное относительно слабое загрязнение почвы нефтью снижает количество микроорганизмов. Восстановление численности микроорганизмов наблюдается через 6 мес. В это время компоненты нефти используются микроорганизмами в качестве продуктов питания. Однако интенсивный рост микрoopгaнизмoв обедняет почву соединениями азота и фосфора и в дальнейшем может сыграть роль лимитирующего фактора, если учесть, что в почвах, загрязненных нефтью, с самого начала отмечается дефицит азота. Загрязнение почвы нефтью может оказать пагубное влияние на человека через пищевые цепи. Пути решения экологических проблем и экологизация промышленности 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Как нейтрализуют отходы: - Термическое обезвоживание буровых растворов и сточных вод при помощи специальных горелок. - Разделение нефтешлама на фазы с последующим сжиганием. - Технология обратной закачки, позволяющая изолировать опасные отходы под землей. - Переработка отходов бурения и получение из них материалов, которые можно использовать в строительстве. Как ученые помогают решить проблему разливов: - Российские ученые разработали сорбент, состоящий из природных минералов, обработанных под высоким давлением и температурой. Под воздействием порошка молекулы нефти разрушаются и преобразуются в частицы, которые, по сути, являются составной частью любого грунта. На одну тонну разлившейся нефти, по расчетам ученых, требуется около 250 кг порошка. - В США изобрели многоразовую "губку", которая позволяет отжимать нефть и использовать ее повторно. Применять материал можно на самых сложных участках разлива — вдоль береговой линии. - Группе ученых из Китайского научно-технического университета удалось очистить водную поверхность от нефтяного разлива при помощи губки, на которую было нанесено графеновое покрытие. По словам одного из авторов открытия, новый способ позволяет более эффективно собирать нефть и ликвидировать разливы на значительных площадях. Заключение В процессе освоения нефтяных месторождений наиболее активное воздействие на природную среду осуществляется в пределах территорий самих месторождений, трасс линейных сооружений (в первую очередь магистральных трубопроводов), в ближайших населенных пунктах. При этом происходит нарушение растительного, почвенного и снежного покровов, поверхностного стока и микрорельефа территории. Такие нарушения приводят к сдвигам в тепловом и влажном режимах грунтовой толщи и к существенному изменению ее общего состояния, что приводит к необратимым последствиям. Добыча нефти приводит также к изменению глубоко залегающих горизонтов геологической среды [10]. Нефть, углеводороды нефти, нефтяной и буровой шламы, сточные воды, содержащие различные химические соединения в больших количествах проникнут в водоемы и другие экологические объекты: - при бурении и аварийном фонтанировании разведочных нефтяных скважин; - при аварии транспортных средств; - при разрывах нефте- и продуктопроводов; - при нарушении герметичности колонн в скважинах и технологического оборудования; - при сбросе неочищенных промысловых сточных вод в поверхностные водоемы. Большую опасность для окружающей среды представляют выбросы нефтяных углеводородов и разливы нефти (на каждый км2 в зоне месторождений и трасс нефтепроводов приходится до 0,02 т разлитой нефти в год) [10]. Существует множество различных методов определения загрязняющих веществ, наиболее эффективным и распространенным является газовая хроматография, кроме того для количественного определения бензола, ксилола, толулола в сточной воде используется метод экстракции. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВБондалетова Л. И., Промышленна экология: учеб. пособие / Л.И. Бондлетова, В.Г. Бондлетов. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 247 с. Коновалова, Е.А. Нечеткая оценка рисков предприятий нефтедобывающей промышленности / Е.А. Коновалова // Российское предпринимательство, 2009- № 1. – С. 32-36. Наумов, А.В. Риски нефтедобывающих организаций и интересы стейкхолдеров / А.В. Наумов // Российское предпринимательство. - 2011. - Том 12. - № 4. - С. 96-101. Самородов Е.А. Методы повышения надёжностии эффективности технологическогои энергетического оборудования в процессах добычи и транспорта нефти и газа: диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук // УГНТУ, Уфа, 2004. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||