книги / Нефтегазовое дело. Полный курс

П ри освоении м есторож дений на ш ельф е нуяшо помнить об у язви ­ мости, биологической чувствительности м орские экосистем и их зна­ чении для народов, ж ивущ их на берегах морей. На ш ельф е Сахалина добы вается неф ть с буровой платф орм ы , устаног*ленн°й рядом с п утя ­ ми миграции серы х китов. Этих ж ивотны х осталось около сотни — киты вымирают. Экологи связы ваю т это с добычей неф ™ У побереж ья, куда киты приходят корм иться и вы ращ ивать детень1шей- И х здесь встре­ чают ш умы от сейсм оразведки, интенсивное суд1°х°Дств0 и загрязне­ ние буровыми отходами. При бурении морских скваж ин выбуренный ш лам, тара, технологические отходы долж ны тр анспоР™ Роваться на береговые базы.

По предварительны м подсчетам в бассейне каспийского м оря з а ­ легает около 20 м лрд т неф ти. Р азвед ка и добыча углеводородного сы ­ рья на ш ел ьф е Каспийского м оря д олж ны соответствовать уровню нового экологического м ы ш ления. Эти процессе1 долж ны отличаться высокой технологичностью , которая позволит сРхРанить уникальны е биологические ресурсы этого крупнейш его в миРе бессточного озера. В Каспийском море обитаю т 379 видов организмов бентоса. В 2000 г. там погибло 3 % всей популяции тю леней. Одна р*3 причин — ослабле­ ние иммунной систем ы тю леней в р е зу л ьтате нёФ тяного загрязн ен и я Vf*. fpfeTCnl Ъ%УГГЙЖЛЯ.

Ш ельф овая зона Каспийского нефтегазового региона является од­ ной из наиболее перспективны х районов добычи неф ти в XX I в. Р азве ­ данные запасы неф ти составляю т более 12 млрд *г — это второе место в мире после П ерсидского залива.

Р еали зац и я неф тяны х проектов в казахстанском секторе ш ельф а осложнена рядом природных ф акторов:

• чувствительная экосистема этого участка моря;

• мелководье и зам ерзаю щ ая акватория северной части моря;

• больш ие глубины залегания продуктивны х пластов;

• вы сокая концентрация сероводорода в продукции скважин;

• действие нагонных волн и заболоченность береговых территорий. Каспийское море — уникальны й природный объект. Это замкнуты й водоем со слож ным реж имом изменений уровня роды: 100 м в плейсто­ цене; 25 м в голоцене; 5 м в последнем столетии. При освоении н еф тя ­ ных ресурсов необходимо обеспечить безопасность всей экосистемы

бассейна Каспия.

Современный с 1978 г. подъем уровня м оря н£ 2,4 м привел к ухуд ­ шению экологической обстановки в регионе в резул ьтате затопления низменных участков побереж ья. С итуация обостряется вследствие по­

вы ш ения уровня при ш тормовы х нагонах. П родолж ительность нагонов составляет от нескольких часов до нескольких суток, а подъем уровня м оря м ож ет достигать 2,5 м, что вы зы вает перем ещ ения береговой ли­ нии в глубь территории до 30 км. Полоса затопления м ож ет достигать 40 км. Ш тормовы е нагоны и сгоны способствуют интенсивному перено­ су загрязняю щ их вещ еств с м оря на суш у и с суш и в море.

Т ерритория казахстанского сектора П рикаспия представляет собой прилегаю щ ую к морскому мелководью слабо террасированную песча- но-солонковую равнину с высотами (-27,0)— (~23) м абс. М алы е уклоны поверхности суш и и дна (0,0001— 0,0005) обусловливаю т затопление ог­ ромных площ адей побереж ья при многолетнем повыш ении уровня и при нагонных повы ш ениях уровня. Зона максимального нагонного затопле­ ния ограничена горизонталью — 25 м абс,, которая проходит на рассто­ янии 3— 10 км от современного полож ения уреза воды.

С ектор казахстанского П рикаспия относится к районам интенсив­ ного техногенного воздействия, связанного с добычей неф ти и газа, их хранением и транспортировкой. В зоне современного затопления и под­ топления за счет многолетнего и нагонного повы ш ения уровня моря н аходятся несколько десятков м есторож дений неф ти и газа и свыше 1000 действую щ их скваж ин . Помимо этого зд есь сконцентрировано больш ое число ф актических и потенциальны х источников загрязнения моря и береговой Зоны: откры ты е резервуары с нефтью , представляю ­ щ ие собой искусственны е вы емки или естественны е пониж ения релье­ ф а с невысокой грунтовой обваловкой; места аварийны х разливов не­ фти; скопления различны х по составу отходов нефтедобычи; участки, загрязненны е сбросовыми водами.

П оступление в море неф ти и неф тепродуктов с прибреж ны х терри­ торий, затапливаем ы х при нагонах, приводит к массовой гибели рыбы, тю леней и птиц. Все это позволяет оценить ситуацию в регионе как не­ благоприятную для всего Северного Каспия.

С итуация м ож ет усугубиться в связи с откры тием новых месторож ­ дений в акватории Каспия. Совокупное техногенное воздействие на зем­ ную кору десятков разрабаты ваем ы х казахстанских месторождений, вклю чая такие крупнейш ие, как Тенгиз и Каш аган, м ож ет спровоциро­ вать больш ие осадки земной поверхности суш и и морского дна. Вероят­ ность того, что подобное проседание земной коры произойдет, достаточ­ но велика. П оследствия этого техногенного события, по всей видимости, будут катастроф ическим и. П оэтому требуется оценка экологического риска, вызванного массовым извлечением углеводородов из продуктив­ ных пластов нефтегазоносного бассейна Северного Каспия, с прогнозом

возмож ны х последствий для разм ещ енны х в регионе промыш ленных объектов и населенны х пунктов.

Море в районе м есторож дения Н еф тяны е камни постоянно покры ­ вается неф тяной пленкой, а Б акинская бухта превратилась в нефтяной отстойник. Н еф тяное загрязнение у восточного и западного берегов моря в отдельны е периоды в десятки р аз превы ш ает допустимые пределы. Если аварии и разливы неф ти на К аспии будут происходить в сегод­ няш них объемах, то через 40 лет в Каспийском море не останется ни нефти, ни промысловых биоресурсов.

Выход один — интенсивность добычи неф ти на Каспии следует на­ значать, отталкиваясь не от условий ры нка неф ти, а от объема допус­ каемы х и безопасны х для биоты разливов нефти. Особенно экологичес­ ки уязвим ы м явл яется мелководный и заповедны й Северны й Каспий. Здесь м ож ет бы ть приемлемой только технология «нулевого сброса».

16.2.2, В о зд е й с тв и е н а а т м о с ф е р у Вся техническая мощ ь современной цивилизации базирует­

ся на использовании энергии, которая основана на и зъяти и кислорода воздуха. Все технологии получения энергии путем окисления разр у ш а ­ ют атм осф еру Зем ли, необратимо связы ваю т атм осф ерны й кислород в воду. Сж игание 1 кг бензина поглощ ает из воздуха 3,5 кг кислорода, ре­ акции окисления продуктов мировой нефтедобы чи в течение года по­ глощают из атм осф еры около 12 млрд т кислорода. Сжигание добытого за год природного газа поглощ ает из атм осф еры более 11 млрд т кисло­ рода. Не случайно в воздухе мегаполисов содерж ится всего 17 % кисло­ рода вместо естественны х 21 %.

Буровы е установки, неф тяны е и газовые промыслы являю тся тех ­ нологическими объектам и, вы деляю щ ими в атм осф еру различны е заг­ рязняю щ ие вещ ества.

На ф отограф ии Зем ли, сделанной со спутника ночью, хорошо вид­ ны неф тяны е и газовы е промыслы Западной Сибири, М ексиканского и Персидского заливов, Каспийского и Северного морей, освещ енные го­ рящ ими ф акелам и . Сж игание попутного газа в ф акелах — это прямое загрязнение атм осф еры . Горящ ие ф акелы загрязняю т атм осф еру сер­ нистыми соединениями, отчего в радиусе до 250 м от ф акелов полнос­ тью уничтож ается всякая растительность, на расстоянии до 3 км дере­ вья сохнут и сбрасываю т листья. В лицензиях на недропользование не­ ф тяники берут на себя обязательство утилизировать до 90% попутного газа. В реальности утилизирую тся первы е десятки процентов.

П ри бурении скваж ин источниками загрязнений атм осф еры явля­ ю тся залповы е выбросы при н еф те- и газопроявлениях, сж игание уг­ леводородов на ф акельны х установках при очистке призабойной зоны пласта, терм ическое об езвреж и ван и е буровы х ш ламов, длительны е испы тания пробуренны х скваж ин, д и зельны е приводы и котельны е установки на буровых.

Ежегодно в России в районах добычи неф ти и газа в год происходит один неуправляем ы й вы брос на 1000 скваж ин . Н априм ер, открыты й выброс газа и конденсата, который произош ел на разведочной скваж и­ не К ум ж а-9 в дельте реки П ечоры, не удавалось заглуш ить в течение ш ести с половиной лет: скваж ина еж есуточно вы брасы вала в атмосфе­ ру 2 млн м3 газа и сотни тонн конденсата. Г орящ ая скваж ина — это взды­ маю щ ийся на сотни м етров в небо столб ядовитого дыма и огня. За годы аварии в ф акеле сгорело 4 млрд кубометров газа, что нанесло тяж елы й удар по ранимой северной природе.

П ри горении углеводородов окисление их основных компонентов происходит с вы делением тепла:

С + О, -> СО., + 395 М Д ж /м оль; Н2 + 1 /2 0 , -» Н 20 + 287 М Д ж /м оль.

П ри недостатке кислорода происходит неполное окисление и обра­ зу ется оксид углерода СО — угарны й газ.

Содержащ иеся в углеводородах серо- и азотосодержащ ие примеси сго­ рают с образованием оксидов серы и азота. Сероводород — горючий высо­ котоксичный газ, выбрасываемый объектами нефтегазового комплекса. Среднесуточная ПДК в воздухе населенных пунктов — 0,008 м г/м 3. При­ родные газы могут содерж ать значительное количество сероводорода. Н апример, природный газ А страханского м есторож дения содерж ит до 25 % сероводорода.

Н еф тяное моторное топливо я в л яется наиболее массовы м видом неф тепродуктов, оно ж е относится к основным источникам загрязне­ ния окруж аю щ ей среды . С продуктам и сгорания бензина и дизельного топлива в атм осф еру ежегодно вы брасы вается (млн т): оксидов серы — 80; оксидов азота — 50; оксида углерода — 300. Особенности загрязне­ ния атмосферного воздуха газовыми выбросами автомобилей следую­ щие: м алая высота выброса и низкая степень рассеивания; вы сокая ток­ сичность выбросов; прямое воздействие на человека в районах с высо­ кой плотностью населения.

Таблица 16.1. Состав отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, % о6.

И з приведенны х в табл. 16Л компонентов к вредны м выбросам отно­ сятся все кроме первы х четырех. П ри использовании в двигателях внут­ реннего сгорания одной тонны моторного топлива в атм осф еру вы бра­ сы вается до 90 кг вредны х вещ еств. К арбю раторны е двигатели лиди­ руют по выбросам оксида углерода, дизельны е двигатели — по выбросам оксидов азота, серы и тверды х частиц.

С одерж ащ иеся в углеводородах серосодерж ащ ие примеси сгорают с образованием оксидов серы.

Оксид углерода — токсичны й газ без цвета, запаха и вкуса — ли ш а­ ет ткани тела необходимого кислорода. М аксим альная разовая ПДК в населенных пунктах — 3 м г/м 3. Повыш ение выбросов СО наблю дается при холостом ходе двигателя и большой доле тяж ел ы х ф ракций в со­ ставе моторных топлив.

Диоксид углерода — бесцветный тяж елы й газ, повыш енное содер­ ж ание которого в воздухе вы зы вает сердцебиение и удуш ье. ПДК в воз­ духе составляет 1 %.

Д иоксид серы — бесцветны й газ с резким запахом — губительно влияет на здоровье человека, растительны й и ж ивотны й мир, р азр у -

ш ает м еталлы и ткани. При ф отохим ических реакц иях образует в воз­ духе аэрозоли. Порог раздраж аю щ его действия — на уровне 20 м г/м 3.

С аж а — явл яется вредны м вещ еством III класса опасности. В воз­ духе разовая ПДК газовой саж и составляет 0,15 м г/м 3. В момент обра­ зования представляет собой вы сокодисперсные частицы диаметром до 10 нм, состоящ ие из элементарного углерода. О бладает больш ой адсор­ бционной способностью к тяж ел ы м углеводородам и канцерогенным гетероциклическим соединениям, что д ел ает с аж у опасной д л я челове­ ка и животных.

Д ля регулирования качества окруж аю щ ей среды введен и строго контролируется п редельно -допустим ы й выброс (ПДВ), который уста­ навливается для каждого источника выброса вредны х вещ еств в атмос­ ф еру. ПДВ есть обоснованная техническая норма выброса вредных ве­ щ еств из пром ы ш ленны х источников в атм осф еру. На предприятиях неф тегазовы х отраслей работы по нормированию выбросов начинают с инвентаризации вредны х выбросов, проводимой предприятиям и и спе­ циализированны м и организациями.

Наиболее эф ф ективны м методом обезвреж ивания шламов считается терм ический метод, когда ш ламы сж игаю тся в печах разны х конструк­ ций. Этот метод позволяет ун ичтож ить токсичные примеси в ш ламах и получить полностью обезвреж енную твердую ф азу. Однако при сжига­ нии ш ламов химические соединения, содерж ащ ие хлор, превращ аю т­ ся в токсичные диоксины, которы е вместе с выбросами печей попадают в атм осферу.

С ледствием выбросов в атм осф еру диоксидов серы и азота являю т­ ся кислотны е дож ди, основными составляю щ им и которы х являю тся слабые растворы азотистой, азотной и серной кислот. Кислотные дож­ ди могут вы падать на больш их расстояниях от источника выбросов ок­ сидов серы и азота вследствие переноса их воздуш ны ми массами, Кис­ лотны е дож ди оказы ваю т разруш аю щ ее воздействие на конструкци­ онные м атериалы и действую т на ды хательную систему человека.

П роцессы горения оказы ваю т на клим атическую систем у Земли двойное воздействие: во-первы х, уменьш аю т содерж ание кислорода в атм осф ере, истощ ая озоновую защ и ту Зем ли и ум еньш ая атмосферное давление, во-вторы х, вы брасы ваю т огромное количество разогретых водяны х паров и углекислого газа. С читается, что следствием выбросов в атм осф еру парн и ковы х газов — углекислого газа, м етана и закиси азота — явл яется глобальное потепление клим ата на планете. Только возобновляемые источники энергии и топливо, не связы ваю щ ее при го­ рении атм осф ерны й кислород в воду, станут основой энергетики в бли­

ж айш ем будущ ем . Технологиям, которы е безвозвратно уничтож аю т кислород атм осф еры , в новой эколого-энергетической цивилизации места не будет.

чительные площади земель, оказавш иеся в зоне подработки и потеряв­ шие свою первоначальную ценность. Рекультивация нарушенных терри­ торий — это комплекс мероприятий по восстановлению нарушенною по­ чвенного покрова, биоресурсов, природной и геологической среды . Процессы рекультивации должны носить системный характер и занимать равное положение с процессами эксплуатации недр. Рекультивация зе ­ мель должна осущ ествляться за счет средств добывающих компаний. Эти средства должны входить в себестоимость готовой продукции.

П ри бурении скваж ин загрязн и телям и почв, морских и грунтовых вод являю тся буровые растворы , содерж ащ ие различны е химические реагенты, буровы е растворы на неф тяной основе, а такж е пластовы е воды, которые могут содерж ать в одном кубометре до 300 кг солей. На некоторых м есторож дениях на каж дую добытую тонну неф ти из недр извлекается до 10 т пластовы х вод.

Наибольш ий объем отходов при бурении составляю т буровые сточ­ ные воды (БСВ), представляю щ ие собой многокомпонентные суспензии, содерж ащ ие неф ть и неф тепродукты , м инеральны е и органические вещ ества. В сточных водах в растворенном виде присутствую т мине­ ральны е соли натрия, калия, кальция, магния и хим ические реагенты . Н еф тепродукты находятся в БСВ в эмульгированном и растворенном состояниях. Высокий уровень загрязненности БСВ не допускает их сбро­ са в объекты природной среды без предварительной очистки.

Одной из важ ны х задач природоохранной деятельности буровы х предприятий явл яется внедрение в промысловую практику почвоза­ щ итных агроэкологических м ероприятий, поскольку установлено угне­ таю щ ее действие отходов буровы х растворов (ОБР) и вы сокоминера­ лизованны х пластовы х вод на активность почв.

Ш ламовы е амбары — это токсичный очаг для прилегаю щ их тер р и ­ торий. Во избеж ание утечек в грунт места разм ещ ения емкостей для хранения ГСМ и растворов, котлованов для сточны х вод и бурового ш лама долж ны быть обвалованы и гидроизолированы . Ш ламонакопители вы водят из сельскохозяйственного оборота значительны е площ а­ ди. О бследование ш ламовы х амбаров на м есторож дениях, где бурение

48 “ \ г

велось с использованием соленасы щ енны х буровы х растворов, показа­ ло, что на месте работы буровой установки площ адь засоления грунтов и подземны х вод достигает 4,5 га. П ри этом плодородие почв не восста­ навливается даж е спустя 11 лет после окончания бурения. Полное рас­ соление почв не заф иксировано ни на одном из участков, примыкаю ­

щих к ранее пробуренным скваж инам .

Исследование техногенного воздействия ш ламовы х амбаров на ок­ руж аю щ ую среду выявило, что они либо вообще не имею т гидроизоля­

ции, либо она наруш ена и их содерж имое проникает в грунты на глуби­ ну до 80 м. При попадании О БР в почву происходит разруш ение почвен­ ных ф ерм ентов, за счет чего сн и ж ается продуктивность почвенного покрова. В частности, при попадании в почву отходов растворов, содер­ ж ащ их 15 % неф ти и неф тепродуктов, урож айность падает практичес­ ки до нуля и почва не восстанавливается в течение длительного време­ ни — до 15— 20 лет.

В процессе бурения использую т воду из близлеж ащ их водоемов или из специально пробуренных скважин. С ледует максимально полно ис­ пользовать сточные воды на технологические нуж ды , не допуская их сброса на рельеф . П ри бурении одной скваж ины безвозвратное потреб­ ление и потери воды достигаю т 3500 м:\ а количество выпускаемых в водоемы производственны х сточных вод составляет примерно 1,5 м3 на один м етр проходки.

Представление о количестве получаю щ ихся отходов бурения мож­ но получить из следую щ его примера. На Тенгизском месторождении общее количество отходов в ам барах составило почти 220 тыс. т, общий объем которы х составил более 120 тыс. м3. В среднем количество отхо­ дов буровы х растворов от проходки одной скваж ины составляло более 3000 т или 1600 м3

При проектной вместимости одного амбара 5000 м3 отходы химичес­

ких реагентов и м атериалов заняли третью часть вместимости амбара. П ри этом содерж ание неф ти, битума и дизельного топлива в одном ам­ баре составило более 1000 т. Кроме этого в ш ламовый амбар такж е сбра­ сы вался избыток тампонажного раствора. О стальной объем амбара за­ полнялся выбуренной породой, а после технической рекультивации — грунтом, вы нуты м при строительстве амбара.

Подобный способ захоронения полуж идкой массы отходов бурения в ш ламовы х ам барах на территории буровой практикуется почти по­ всеместно. Способ локализации отходов бурения посредством засыпки котлованов без их обезвреж ивания не реш ает полностью задачи защ и­ ты почвы и грунтовых вод от загрязнения отходами.

•эмульгаторы для создания эмульсий с целью диспергирования неф­ ти и ускорения ее разлож ения;

•отвердители для придания неф ти густой консистенции и последу­ ющего механического удаления;

•моющие средства для смы вания неф тяны х пленок, пятен и покры­ тий с пляж ны х участков.

На первы х этапах ликвидации загрязнений почв использую т меха­ нический способ удаления слоя почвы и ф изико-хим ические методы очистки: сж игание, промывка или сорбция. П рименение неф теразла­ гаю щ их бактери й -би одеструкторов п озволяет сн иж ать загрязнения лиш ь в поверхностном слое почвы. К тому ж е процесс этот занимает 2—-3 сезона. Процесс самоочищ ения под действием природной микро­ ф лоры явл яется длительны м — до 25 лет. Этот период можно сокра­ тить на 5— 7 лет, прим еняя ры хление или внесение сорбентов. Остаточ­ ная неф ть по химическому составу представляет собой битум, что дает основание считать процесс деструкции законченным. На окончатель­ ной стадии рекультивации использую т посев неф тестойких растений: клевер, щ авель,осоку и др.

Н аиболее эф ф екти вн ы й м етод — биотехнологии, основанные на окислении неф тепродуктов микроорганизмами. В результате происхо­ дит расщ епление углеводородов, их м и нерали зац ия и последующая гумификация.

В глобальном плане количество неф теш лам ов в накопителях и мас­ ш табы загрязнений почв увеличиваю тся. Восстановление нарушенных зем ель значительно отстает от темпов загрязнения, потому что очист­ ка почвы от неф тепродуктов представляет собой сложную проблему и требует высоких затрат. Стоимость рекультивации сильнозагрязненных участков достигает 150 тыс. долл, за гектар.

Х имические реагенты использую тся такж е и при разработке нефтя­ ных месторож дений методом поддерж ания пластового давления. В слу­ чае внутриконтурного заводнения пластов расход воды составляет до 2 м :*на тонну добы той неф ти, а при площ адном заводн ен и и — более 15 м:3на тонну добытой нефти.

16.2.4. В о зд е й с тв и е н а н е д р а

П роекты разведки и обустройства м есторож дений, а также проекты строительства скваж ин на неф ть и газ долж ны содерж ать раз­ дел «Охрана окруж аю щ ей среды» с указанием различны х мер и средств защ иты .