книги / Нефтегазовое дело. Полный курс

Одна из проблем российского нефтегазового комплекса — замкнутость на европейский рынок. А ктуальной стратегической задачей комплекса является создание новых транспортны х коридоров в Японию, Индию и Китай. В перспективе российский газовый рынок м ож ет быть расш ирен за счет поставок газа в сжиженном виде. Д ля этого придется создавать новую отрасль: новые технологии, заводы и танкеры -газовозы .

И н ф раструктура магистрального трубопроводного транспорта Рос­ сии создавалась д л я прокачки значительны х объемов неф ти и газа на больш ие расстояния без возм ож ностей ш ирокого м аневра и реверса. Р азви ти е газового ры нка России и долговрем енны х обязательств по экспорту (российский газ экспортируется в 27 стран) требую т соору­ ж ения новых транспортны х систем и модернизации имею щ ейся маги­ стральной и распределительной газотранспортной инф раструктуры . П ерспективны м и экспортны ми потокам и природного газа являю тся: С еверо-Европейский по дну Балтийского моря от Выборга до Германии; газотранспортны й проект К овы кта— К итай — Корея; трансконтинен ­ тальны й газопровод Я м ал— Европа.

Основой технологической ин ф раструктуры газового ры нка явл яет­ ся Единая система газоснабж ения России, Эта система охваты вает: м а­ гистральны е газопроводы высокого давления протяж енностью 150 тыс. км с 253 ком прессорны м и станциям и; система подзем ны х хранилищ газа, ф орм ирую щ ая резерв для покры тия сезонны х колебаний спроса; централизованная система диспетчерского управления потоками газа. Газ расп ред еляется в 68 субъектах Российской Ф едерации местными региональными газораспределительны м и системами низкого и среднего давления через 3630 станций.

С еть подземны х хранилищ газа (ПХГ) располож ена вдоль трасс ма­ гистральны х газопроводов и охваты вает основные газопотребляю щ ие районы страны . М ощ ность российских ПХГ составляет около 10% от ежегодных объемов газодобычи. Эта циф ра сущ ественно ниж е стандар ­ тов ф ункционирования зарубеж н ы х газовы х рынков и негативно вли я ­ ет на п оказатели м аневренности систем ы газоснабж ения. В системе «Газпрома» эксплуатирую тся 23 объекта хранения газа, и з которых 7 разм ещ ены в водоносных структурах и 16 в истощ енных м есторож де­ ниях. В 2002 г. в объекты ПХГ было закачано 46 м лрд м;5газа.

Необходимый объем инвестиций в добы чу и транспорт природного газа на ближ айш ие годы составляет 70 м лрд долл. Д оля основных ф он­ дов газовой пром ы ш ленности, срок эксп луатаци и которы х превы сил 10 лет, составляет более 80 %. К настоящ ем у времени 33% газопроводов

эксп луатируется свы ш е 20 лет. П отери газа и з-за несоверш енства про­ мыш ленного оборудования в отрасли составляю т до 8 м лрд м3 в год. П арк ГПА на 85 % п р ед ставл ен газотурбинны м и установкам и, кото­ ры е п отребляю т до 10 % газа, поступаю щ его в газопроводы . П ри про­ ектном м оторесурсе 16 л ет около 20% м ощ ностей газоперекачиваю ­ щ их агрегатов эк сп л у ати р у ется более 25 лет. П роект зам ен ы отра­ ботавш их свой ресурс газоп ерекачи ваю щ и х агрегатов оценивается прим ерно в 6 м лрд долл.

Если сравнивать газовы й бизнес с неф тяны м , то в неф тяном бизне­ се при дорогостоящ ей добыче относительно деш евая транспортировка. В газовом комплексе наоборот — деш евая добыча и относительно доро­ гая транспортировка. Д ля перекачки газа на дальние расстояния тре­ буется огромная работа по сж атию газа турбинами больш ой мощности. Н априм ер, установленны е мощ ности «Газпрома» по перекачке газа до западной границы на расстояние 3 тыс. км составляю т 45 млн кВт.

Основным документом, в соответствии с которым ф ункционирует в настоящ ее врем я газовая отрасль России, явл яется Ф едеральны й за­ кон «О газоснабж ении в Российской Ф едерации», согласно которому система газоснабж ения, промыслы, диспетчеризация являю тся единым народнохозяйственны м комплексом. В перспективе из состава «Газп­ рома» м ож ет бы ть вы делена дочерняя транспортная компания, услуги которой по транспортировке станут прозрачны ми, а доступ к трубе — недискриминационным .

Цены на газ в России значительно отличаю тся от цен на другие виды топлива и цен на газ на европейском рынке. Т актика компенсации кри­ зисны х явлений в экономике за счет газовой отрасли привела к тому, что на российском ры нке газ, как товар, вы падает из сф еры рыночной экономики. С ян вар я 2004 г. оптовые цены на газ д л я разны х регионов России установлены в п ределах от 20 до 40 долл, за 1 тыс. м3. Экспорт­ ная цена продаж и газа на границе Западной Европы в 5— 10 р аз доро­ же. И з-за протяж енности м арш рутов транспортировки природного газа до границы со странами Западной Европы доля транспортны х расхо­ дов достигает 40 долл, за 1 тыс. м3 газа.

Ф орм улировка закона «О газоснабж ении в РФ » не содерж ит пря­ мых предписаний по ф ормированию разны х ценовы х сегментов газо­ вого рынка, однако предусм атривает принципы государственной цено­ вой политики в области газоснабж ения. К этим принципам, в частности, относится:

• создание благоприятны х условий д л я освоения м есторож дений газа, добычи, транспортировки, хранения и поставок газа;

• предоставление налоговых льгот организациям, осваиваю щ им м е­ сторож дения газа в отдаленны х, труднодоступны х районах, а так ­ ж е осущ ествляю щ им транспортировку добытого из этих м есторож ­ дений газа.

Подготовленный Государственной Думой РФ законопроект «О м а­ гистральном трубопроводном транспорте» предусм атривает следую щ ие основные принципы государственной политики в области трубопровод­ ного транспорта углеводородов:

• осущ ествление государственной поддерж ки, направленной на до­ стиж ение эф ф ективного и безопасного ф ункционирования систем м агистральны х трубопроводов в целях развития экономики и обес­ печения энергетической безопасности России;

•установление правил доступа к услугам систем магистрального трубопроводного транспорта для организаций, осущ ествляю щ их добычу и поставки углеводородов;

•государственное регулирование норм и правил по обеспечению про­ мыш ленной и экологической безопасности функционирования си­ стем трубопроводного транспорта.

Н еф ть — природный продукт, который всегда попадал в био­ сф еру естественны м путем. В естественном углеродном цикле нефть не явл яется загрязнителем . Загрязн ен и е начинается тогда, когда в ок­ руж аю щ ую среду привносятся вещ ества в концентрациях, выводящих экосистему из состояния равновесия и приводящ их к негативным по­ следствиям . Иными словами: загрязнение — это то, что находится не в том месте, не в то врем я и не в том количестве. Загрязнителем , напри­ мер, м ож ет вы ступать д аж е чистая вода, если в экосистеме она являет­ ся лиш ней по отнош ению к природной норме. Проблема заклю чается в том, что н еф ть в огромных количествах распространяется далеко за пределы промыслов, и отходы ее использования попадаю т в воздух, почву и воду.

У дельны е потери неф ти российских добываю щ их компаний состав­ ляю т в среднем 5,2 кг на тонну добытой нефти. У дельны е потери пред­ приятий неф тепереработки тож е велики и составляю т в среднем 4,5 кг на тонну переработанной нефти.

Во всех сф ер ах неф тегазового бизнеса необходимо обеспечивать экологическую и энергетическую безопасность. Под энергетической безопасностью поним ается возмож ность стабильного обеспечения фи­ зических поставок энергоносителей для внутреннего потребления. Под экологической безопасностью поним ается защ ищ енность жизненно важ ны х интересов личности, общ ества и государства от угроз природ­ ного и техногенного характера.

У грозы безопасности возникаю т при чрезвы чайной ситуации — об­ становке на определенной территории, слож ивш ейся в результате ава­ рии или стихийного бедствия, которая м ож ет повлечь за собой челове­ ческие ж ертвы , нанести ущ ерб, здоровью людей, окруж аю щ ей среде

или причинить зн ачи тельн ы е м атери альны е потери. К техногенным чрезвы чайны м си туац и ям относятся разн ы е ти п ы аварий: пож ары , взры вы , затопления, круш ения транспортны х средств, выбросы опас­ ных вещ еств, разруш ен ия сооружений.

Т опливно-энергетический комплекс (ТЭК) явл яется основой энер­ госнабж ения любой страны . Д еятельность предприятий ТЭКа приво­ дит к мощному техногенному воздействию на окруж аю щ ую природную среду. На его долю приходится около половины выбросов вредных ве­ щ еств в атм осф еру, около четверти сбросов загрязненны х сточных вод в поверхностны е водоемы и до 70% общего объема парниковы х газов.

Н еф тегазовы й ком плекс (НТК) явл яется одной из составляю щ их ТЭКа. На всех стадиях хозяйственной деятельности НТК объектам и воздействия являю тся все компоненты природной среды: атмосферный воздух, поверхностны е и подземны е воды, морские акватории, почвы, недра, растительны й покров и биотические комплексы .

Д ля традиционны х неф тедобы ваю щ их регионов наиболее острой является проблема загрязн ен и я природной среды неф тью и неф тепро­ дуктами. Особенно важ но обеспечить экологическую безопасность при реализации новых крупны х проектов освоения морских м есторож де­ ний и прокладке м агистральны х трубопроводов по морскому дну. П ро­ блема загрязнения вы звана недостаточным уровнем экологичности тех ­ нологических процессов и слабой работой природоохранных служб.

Основным показателем безопасности является риск, который пред­ ставляет собой вероятность возникновения опасного события. Количе­ ственно риск определяется как произведение вероятности отказа и ущ ер­ ба, измеряемого в денеж ном выражении. Система принятия реш ений по обеспечению безопасности носит название управление р искам и .

Технические риски являю тся предметом исследования теории на­ деж ности и ассоциируется с безотказностью и ресурсом технических систем. Экологические риски вы раж аю т опасность негативных воздей ­ ствий на природу, наруш ения нормального сущ ествования биоценозов, деградации почв, ухудш ения воздуш ного бассейна. П онятие экологи­ ческого риска приложимо к масш табам населенного пункта, региона или всей планеты .

О ценка экологического риска последствий реш ений, принимаемых в сф ере нового строительства объектов НГК, приобретает все большее значение в связи с повы ш ением требований экологического законода­ тельства. В разделах проектов «Охрана окруж аю щ ей среды» и «Оцен­ ка воздействия на окруж аю щ ую среду» ж елательн о д авать количе­

ственное определение экологического риска. Н апример, при оценке сте­ пени риска аварий на м агистральны х неф тепроводах рассчитываются удельны е (на 1 км) значения:

• частоты утечки неф ти в год;

• ож идаем ы х потерь неф ти от аварий;

•ожидаемого ущ ерба, как суммы еж егодны х компенсационных вып­ лат за загрязнение окруж аю щ ей среды .

Прогноз частоты утечек из МН проводится с учетом 40 факторов влияния: внеш ние антропогенные; коррозия; качество труб и строитель­ но-монтаж ны х работ; эксплуатационны е ф акторы и др. Оценка степе­ ни риска всей трассы проводится на основе идентиф икации опасностей

иоценки риска отдельны х участков.

Неф тяную скваж ину, буровую вы ш ку, м агистральны й трубопровод следует рассм атривать как встроенны е в природную среду чужерод­ ные элементы . Н апример, система «магистральный трубопровод — при­ родная среда» х ар актер и зу ется слож ным набором прям ы х и обратных связей. Важно найти пути наименьш его взаимного влияния: техноген­ ного — на окруж аю щ ую среду со стороны сооруж ения и природных процессов — на трубопровод.

В безаварийном состоянии, когда эксплуатация магистральны х тру­ бопроводов осущ ествл яется в п ред ел ах экологического регламента, уровень их воздействия на окруж аю щ ую среду находится в пределах адаптационны х возмож ностей территории.

И з всей совокупности отказов на газопроводах около 10 % происхо­ дит со значительны м экологическим ущ ербом, на неф тепроводах ущерб наносят около 18% отказов. П ри этом наибольш ей экологической опас­ ностью обладаю т трубопроводы большого диам етра 1000— 1400 мм. Раз­ руш аю щ ий эф ф ект неф тепроводов меньш е, чем газопроводов, однако авария на нефтепроводе сопровож дается выходом большого количества продуктов, поэтому неф тепроводы представляю т большую экологичес­ кую опасность.

О беспечение экологической безопасности объектов НГК базирует­ ся на экологическом мониторинге и контроле. О бщ ая цель экологичес­ кого контроля м ож ет быть определена как обеспечение соблюдения дей­ ствую щ их природоохранны х и ресурсосберегаю щ их правил, требова­ ний и норм на всех этапах строительства и производства. Экологический контроль долж ен быть многосторонним и не исклю чать ни одной сферы деятельности человека, влияю щ ей на состояние окруж аю щ ей среды.

В одних случаях объектом контроля являю тся вредны е техноген­ ные воздействия на природную среду. П ри этом определяю тся коли-

явственны е характери сти ки м еханических, тепловы х, хим ических и других воздействий. П олученные результаты сравниваю т с предельно допустимыми значениями. В других случаях объектом контроля явл я ­ ется природная среда, подверж енная вредны м воздействиям . При этом определяю т качество компонентов и ком плексов природной среды с целью вы явления состава и концентрации вредны х вещ еств.

Для сведения к минимуму вредного воздействия объектов НГК на окруж аю щ ую среду предусм атриваю тся следую щ ие мероприятия:

•рациональное разм ещ ение сооруж ений и откры ты х площ адок с оборудован и ем с м и н и м альн ы м отводом зе м е л ь в постоянное пользование;

•организация производственны х баз и других объектов в соответ­

ствии с требованиям и охраны окруж аю щ ей природной среды;

•ж есткий контроль работы оборудования и техники с целью сниж е­ ния сбросов и выбросов загрязняю щ их вещ еств;

•использование новейш их технических реш ений и современного оборудования д л я оснащ ения вновь проектируем ы х неф тегазовы х объектов.

•организация природоохранного мониторинга.

При бурении скважин и добыче углеводородов образуются значитель­ ные площ ади земель, оказавш иеся в зоне подработки и потерявш ие свою первоначальную ценность. Рекультивация наруш енных территорий — это комплекс мероприятий по восстановлению нарушенного почвенного покрова, биоресурсов, природной и геологической среды. Процессы ре­ культивации долж ны носить системный характер и заним ать равное по­ лож ение с процессами эксплуатации недр. Рекультивация зем ель долж ­ на осущ ествляться за счет средств добывающ их компаний. Эти средства должны входить в себестоимость готовой продукции.

Все загрязнения рано или поздно попадаю т в море. Главная опасность для морских прибреж ны х зон связана с освоением неф тяны х месторож дений континентального ш ельфа. При бурении скваж ины глу­ биной до 4000 м н арабаты вается около 500 м ;<бурового ш лама и прим ер-

этой скваж ины в воды залива попало 300 тыс. т сырой нефти. В резуль­ тате операции «Буря в пустыне» в 1991 г. в воды Персидского залива и на побереж ье такж е поступило несколько сотен ты сяч тонн нефти.

От н еф тяны х загрязнений страдаю т обш ирные участки побережий. В частности, по этой причине на многих участках побереж ья Северного моря запрещ ено купание. На ш ельф е этого моря средняя глубина со­ ставляет менее 80 м. Самоочищ ению Северного м оря не помогают ни приливы, ни ш тормовы е волны. Северное море так густо усеяно буро­ выми вы ш ками, по его дну пролож ено такое количество трубопроводов, его воды бороздит такое количество танкеров, что д аж е специалисты не могут д ать окончательное заклю чение о м асш табах и последствиях его загрязнения.

В результате деятельности человека в окруж аю щ ую среду попада­ ет около 40 тыс. различны х химических вещ еств, их действие на ф ау ­ ну, ф лору и человека в больш инстве случаев изучено слабо. Доказано, что сбросы в море бурового ш лама оказы ваю т отрицательное воздей­ ствие на морскую среду: вокруг морских платф орм под толщ ей ш лама в донных осадках сф орм ировались анаэробны е условия и м акроф ауна отсутствует. С ъем ки в Северном море вы явили вблизи платф орм по­ вышенный уровень содерж ания углеводородов, которые являю тся ос­ татками дизельного топлива — основы буровы х растворов.

Главный механизм самоочищения воды состоит в деградации нефти. Углеводороды с цепочками атомов углерода до С ]Г) (температура кипения до 250 ‘С) улетучиваю тся с водной поверхности в течение 10 суток, в сред­ нем испарение м ож ет удалить до 50 % углеводородов нефти. Тяж елы е фракции с цепочками атомов С, и выше практически не испаряются.

Установлено, что окончательная судьба неф ти в море определяется активностью микроорганизмов: описано 70 родов микроорганизмов и 30 видов грибов, окисляющ их углеводороды. В районах моря, подвержен­ ных хроническому загрязнению нефтью , углеводородоокисляю щ ие бак­ терии наиболее многочисленны и составляю т 10 % от численности всего микробиоценоза. С одерж ащ иеся в морской воде микроорганизмы в пер­ вую очередь потребляю т н-алканы , а затем ароматические соединения. Сложность состава неф ти и нефтепродуктов требует разнообразия мик­ роорганизмов, способных атаковать как компоненты нефти, так и про­ дукты метаболизма. Поэтому неф ть более эф ф ективно разруш ается не отдельными штаммами, а смеш анным бактериальны м населением.

У скоренное окисление н еф тян ы х углеводородов происходит при достаточном насыщ ении воды кислородом: для полного окисления 1 л нефти требуется 3,30 кг кислорода. Наиболее благоприятные условия для

этого создаю тся на границе раздела вода-воздух, так как здесь процесс окисления стим улируется действием солнечной радиации. В ясную по­ году на поверхности плаваю щ ей пленки м ож ет окислиться до 2 т/км 2 неф ти за сутки.

Судьбу неф ти, попавш ей в море, невозможно описать во всех под­ робностях. П опавш ая в водоем нёф ть быстро растекается. Д аж е тон­ чай ш ая неф тян ая пленка изолирует воду от кислорода воздуха, умень­ ш а я чем самьта ее азраодио. Лечшле ф р акц и и бы стро испаряю тся, а ос­ тавш иеся превращ аю тся в устойчивую водонеф тяную эмульсию.

По м ере испарения углеводородов плотность и вязкость нефтяной пленки увеличиваю тся, поверхностное натяж ение уменьш ается и рас­ текание прекращ ается. Волны и течения разбиваю т пленку на отдель­ ные капли. Действие волн и ветра на неф ть усиливаю т химические дис­ пергаторы, которые разбиваю т сплошной слой на мелкие капли. Форми­ рую тся эмульсии типа «нефть в воде» и «вода в нефти». Такие эмульсии могут сущ ествовать более 100 дней. Д испергаторы ускоряю т биологи­ ческое разлож ение неф ти, так как предоставляю т бактериям огромную поверхность для заселения.

Со временем образую тся тяж ел ы е и стойкие агрегаты из парафино­ вых и аром атических углеводородов, которы е оседаю т на дно. На обра­ зование этих агрегатов уходит до 10 % нефти. Т яж елы е ф ракции не­ ф ти, опускаясь на дно, образую т устойчивы й к окислению слой на по­ верхности ила, в котором гибнут ж ивы е организмы . Т яж елы е фракции неф ти могут сохраняться в донных осадках в течение многих лет. При содерж ании неф ти 0,2 м г/л вода приобретает зап ах керосина, который не устраняется д аж е при хлорировании и ф ильтровании воды. Рыба под воздействием даж е ничтож ны х концентраций неф тепродуктов приоб­ ретает стойкий керосиновый зал ах и не м ож ет быть скормлена даже скоту. Н еф ть и неф тепродукты не только пагубно влияю т на все звенья биологической цепи, но и наруш аю т обмен энергией, влаго- и газообмен

меж ду атм осф ерой и водоемами.

Неф ть и неф тепродукты относятся к комплексным загрязнителям,

действую щ им на водные организмы . С реди компонентов неф ти наибо­ л ее токсичны м обладаю т растворим ы е в воде наф теновы е кислоты. фенолы и предельны е углеводороды. Следствием загрязнения являются угнетение и подавление нормальной органической ж изни, изменение состава биоценозов, зам оры рыбы и гибель нерестилищ . Проведенные биологами опыты с наиболее типичными составами буровы х растворов показали, что нормальное развитие молоди рыбы в воде возможно лишь при разведении водой отработанного бурового раствора в 26 ты сяч раз.