Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая безопасность производства (по отраслям). В 2 частях. Ч.1. Учебное пособие.pdf
Вода расходуется на приготовление буровых растворов, химических
реагентов, цементного раствора, пара для обогрева буровой, обмыв оборудования и рабочих площадок, освоение скважин и др. В зависимости от
гидрогеологической характеристики района, в котором ведутся буровые
работы, источниками водоснабжения могут быть открытые водоемы –
пресноводные озера, реки, моря; в ряде регионов страны важным (а иногда и единственным) источником водоснабжения буровых являются подземные воды.
Наиболее водоемкие операции – приготовление необходимого объема
бурового раствора, бурение с промывкой водой, борьба с поглощениями
и авариями, работа основного бурового оборудования. В результате выполнения большого объема бурения разведочных и эксплуатационных
скважин поверхностные воды (водотоки, водоемы, водохранилища) могут
подвергаться интенсивному загрязнению.
Основными потенциальными загрязнителями поверхностных вод являются:
– буровые и тампонажные растворы;
– БСВ и шлам;
– подтоварные и пластовые минерализованные воды, извлекаемые сов-
местно с нефтью и газом;
– нефть и нефтепродукты;
– продукты испытания скважины;
– хозяйственно-бытовые сточные воды.
Основными мероприятиями по рациональному использованию и охране
поверхностных ресурсов от загрязнений являются:
– организация системы учета забора свежей воды в соответствии
с нормативными требованиями;
– создание надежного грунтового обвалования с хорошей гидроизоляцией буровых и рабочих площадок, исключающего попадание загрязненных стоков в поверхностные водные объекты;
– оборудование замкнутой системы водоснабжения с целью снижения
объемов сточных вод. Например, охлаждение дизелей, использование во-
111
ды в гидротормозе буровой лебедки и другого оборудования позволяет
сократить расход чистой воды для технических целей на 20–40 %;
– повторное использование очищенных сточных вод на технологические операции (обмыв механизмов системы очистки буровых растворов,
рабочих площадок при спускоподъемных операциях (СПО), опрессовка
обсадных и бурильных труб, приготовление буровых растворов и др.);
– организация многоступенчатой системы очистки буровых растворов
(двух-, четырехступенчатой);
– использование бурового раствора и БСВ для бурения других скважин;
– недопущение сброса неочищенных БСВ в поверхностные воды.
Загрязнение грунтовых и подземных вод может происходить:
– «сверху» за счет фильтрации нефтепродуктов, загрязненных сточ-
ных вод вследствие низкого качества гидроизоляции шламовых амбаров,
с территории технологических площадок;
– «снизу» в результате проникновения загрязняющих веществ при
порыве кондуктора, эксплуатационной колонны, за счет перетоков пластовых вод, нефти, газа из-за некачественного цементного камня за колонной;
– при бурении скважин за счет повреждения источника подземных
вод путем насыщения его технической водой, глинистым раствором с химреагентами.
Наиболее негативными загрязнителями подпочвенных и подземных
вод являются нефть и нефтепродукты, а также ПАВ, которые легко проникают в воды. К числу опасных и значительных по масштабам загрязнения
пресных вод относится «скрытое» загрязнение геолого-гидрологической
среды вследствие перетоков из глубоких горизонтов высокоминерализированных вод.
Процесс может длиться многие годы после некачественной проводки,
крепления или ликвидации скважин. Вскрытые пласты могут сообщаться
между собой через заколонное пространство, и могут происходить перетоки вод, нефти и газа, в основном снизу вверх. При этом загрязнение
112
подземных вод может распространяться на расстояние до 20–30 км от источника загрязнения, создавая угрозу для питьевого водоснабжения.
В процессе сооружения скважин, при прокладке подъездных путей,
строительстве земляных амбаров, отстойников и т. п. нарушается поверхностный слой плодородных земель, растительный и лесной покров вследствие механического нарушения почвенного покрова на территории землеотвода.
В целях снижения изъятия земельных ресурсов рекомендуется соблюдение следующих положений:
– отвод земель в краткосрочное или долгосрочное пользование под
производственные объекты исходя из минимально необходимых размеров
площадных и линейных объектов;
– сокращение площадей изъятия земель путем уменьшения числа буровых площадок за счет использования наклонно направленного и кустового бурения, системы коридорной прокладки линейных коммуникаций;
– использование под объекты обустройства уже нарушенных или малоценных земель;
– передвижение автотранспорта и спецтехники по существующим дорогам;
– осуществление постоянного контроля над состоянием арендованных земель;
– возврат рекультивированных земель первоначальным землевладельцам.
Негативное воздействие на почвы оказывают следующие факторы:
– переформирование рельефа;
– сбор и накопление отходов бурения из-за ненадежной изоляции дна
и стенок земляных амбаров;
– разгерметизация циркуляционной системы, емкостей с ГСМ;
– разгрузка, хранение химреагентов и других материалов для приго-
товления буровых растворов;
– производство сварочных и окрасочных работ;
113
– эксплуатация дизель-электрических станций и дизелей в качестве
привода бурового оборудования;
– работа автотракторной спецтехники;
– утечки вредных веществ в процессе работы бурового оборудования;
– аварийные выбросы жидкого флюида;
– пожары.
Процесс загрязнения почвогрунтов отходами бурения разделяется на
три стадии. Первая характеризуется образованием поверхностного ареола
загрязнения и незначительным проникновением компонентов отходов бурения в грунтовую среду. На второй стадии происходит вертикальная инфильтрация жидких компонентов. Третья стадия характеризуется боковой
миграцией загрязнителей.
ОБР и шлам, не содержащие вредных компонентов, в отдельных случаях в небольшом количестве могут быть сброшены на песчаные и супесчанистные почвогрунты. Наибольшую опасность загрязнения почв представляют аварийные разливы жидких продуктов (нефть, ПАВ, концентрированные растворы солей, БВС и пр.). Даже при наличии обваловок вокруг скважины жидкие отходы бурения с вредными компонентами способны фильтроваться через обваловку и грунт и, попав в ливневые, грунтовые и подземные воды, распространяться на значительные расстояния.
В этих ситуациях происходит стойкое загрязнение почвенных покровов
с существенными изменениями физико-химических, морфологических и агрохимических свойств почв. Наблюдается нарушение воздушного режима,
водных свойств почв, резко снижается численность живых микроорганизмов. Процесс самоочищения протекает медленно, особенно заторможены
процессы на лугово-черноземных мерзлых и дерново-подзолистых почвах.
При строительстве скважин в атмосферу поступает большое количество разнообразных загрязнителей воздуха. На всех этапах работ, начиная
от строительно-монтажных до демонтажа БУ, на буровой площадке источниками загрязнения атмосферы являются:
– ДВС (привод БУ), дизель-генераторные установки, дегазаторы бурового раствора, котельная, транспорт и спецтехника. В атмосферу посту-
114
пают выбросы газов и продукты сгорания топлива. Основные вещества
в выхлопных газах двигателей – это оксиды углерода и азота, сернистые газы, альдегиды, бенз(а)пирен и др. При работе дизельных двигателей, кроме
того, в воздушную среду поступает значительное количество аэрозоля в виде сажи и копоти. Работа дизельных установок в течение года на одной буровой сопровождается выбросом до 2 т углеводородов и сажи, более 30 т оксида азота, 8 т оксида углерода, 5 т сернистого ангидрида. Выхлопные газы
бензиновых двигателей содержат свинец, хлор, бром, фосфор. Значительные
объемы токсичных смесей окиси углерода и сернистого ангидрида во влажном воздухе под действием солнечной радиации образуют сернистые, серные и азотные кислоты, что увеличивает опасность для ОС. Отвод выбросов
в атмосферу при работе ДВС (дизелей) должен осуществляться через дымовые трубы: через одну – при бурении одиночной скважины и через две –
при кустовом бурении, что обеспечивает рассеивание вредных веществ
в атмосферном воздухе до нормируемых пределов;
– циркуляционная система. Это один из весомых источников поступления в атмосферу загрязнителей, так как в составе бурового раствора содержится широкий спектр химреагентов, представляющих опасность,
прежде всего, для обслуживающего персонала буровой установки;
– запыленность воздуха за счет распыления химических реагентов, тонкодисперсионных глинопорошков, цемента, утяжелителей, извести и прочего. При бурении глубоких скважин расходуется 200–300 т барита, летучесть которого составляет 50 г/т. Этот токсичный продукт вызывает заражение дыхательных путей человека, отравление и гибель растительных
и живых организмов. Существенная опасность возникает при использовании тонкодисперсных отходов асбеста;
– испарение легколетучих веществ из бурового раствора, особенно
при добавках нефтепродуктов; проливы ГСМ;
– поступление различных газов из скважины при бурении. Особенно
опасно появление сероводорода и углекислого газа;
115
– сжигание продуктов освоения скважины на факеле. В период испы-
Тип
Оксид углерода, оксид азота,
(в пересчете на ванадий), сажа, бенз(а)пирен
Дизель-генераторная
Оксид углерода, оксид азота,
Подъёмный
Неорганизо-
Оксид азота, углеводороды,
Неорганизо-
Строительная
Неорганизо-
Оксид азота, углеводороды,
Сварочный
Неорганизо-
Продукты сгорания металла
тания скважины (при продувке) преобладает углеводородное загрязнение;
– газонефтяные выбросы при авариях с возгоранием продуктов вы-
броса из скважины.
В табл. 2 приведены источники загрязнения воздуха на скважине.
Контроль над содержанием вредных химических веществ в воздухе проводится с использованием различных газоанализаторов, показания которых сравниваются с величинами ПДК.
Таблица 2
Источники выбросов и загрязняющие вещества
Источник
Котельная ПКН-2С
станция аварийного
электроснабжения
АСДА-200
Паропередвижная
установка ППУ
агрегат А-50
Резервуары
техника
источника
Организо-
ванный
Неорганизо-
ванный
Неорганизо-
ванный
ванный
ванный
ванный
Загрязняющие вещества
диоксид азота, диоксид серы, мазутная зола
Оксид азота, углеводороды, диоксид азота,
сажа, диоксид серы, акролеин
диоксид азота, диоксид серы, мазутная зола
(в пересчете на ванадий), сажа, бенз(а)пирен
диоксид азота, сажа, диоксид серы
Углеводороды
диоксид азота, сажа, диоксид серы
агрегат
ванный
Снижение выбросов вредных веществ в атмосферу от неорганизованных источников обеспечивается герметизацией циркуляционной системы
бурового раствора при контейнерном бурении, герметизацией емкостей
блока БПР, системы сбора и очистки буровых вод, устья скважины, системы приема и замера пластовых флюидов, поступающих при испытании
скважины.
и обмазки электродов
116
С целью уменьшения загрязнения атмосферного воздуха вредными
веществами, выделяемыми стационарными источниками (котельной, ДВС
БУ, факельными блоками), размещение их осуществляется с учетом господствующего направления ветра.
2.4. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ НЕФТЕГАЗОДОБЫЧЕ
Добыча нефти и газа – это совокупность технологических процессов,
обеспечивающих появление их на дневной поверхности и транспортировку к месту потребления и переработки. В целом по стране добывающие
скважины находятся на падающей и завершающей стадии добычи нефти,
при которой добывается наряду с нефтью около 80 % пластовой воды.
Нефтегазодобывающее производство способно вызывать глубокие
преобразования природных объектов земной коры на больших глубинах,
а также оказывать антропогенное воздействие на ОС на земной поверхности. Современный нефтяной или газовый промысел представляет собой
сложную систему сбора и очистки пластовой продукции, поступающей из
скважины. На промысле осуществляется сбор нефти, газа и пластовой воды, освобождение их от посторонних примесей.
При этом выполняются следующие операции:
– сбор и замер продукции скважин;
– отделение (сепарация) нефти и газа;
– освобождение нефти и газа от воды и механических примесей;
– транспорт нефти от сборных и замерных установок до промысловых
резервуарных парков и газа до компрессорных станций или газораспределительных узлов;
– обезвоживание (деэмульсация) нефти и в ряде случаев ее обессоливание и стабилизация, т. е. удаление из нее легких углеводородов;
– удаление из газа ненужных примесей и паров бензина;
– сбор пластовой воды;
– учет добычи нефти и газа и сдача их транспортным организациям.
117
В процессе нефтегазодобычи проводятся широкомасштабные и весьма существенные воздействия на пласты. Интенсивный отбор пластового
флюида (нефти, газа и пластовой воды) приводит к значительному снижению пластового давления. При этом нагрузка от веса вышележащих пород
повышает напряжения в породном скелете пласта. В результате этого развиваются карстовые и гидродинамические процессы с возникновением пустот, крупных полостей, воронок проседания, что может привести к землетрясениям.
Продолжительная эксплуатация скважин часто приводит к уменьшению механической прочности и нарушению устойчивости горных пород
на стенках скважины (осыпание, обваливание, образование каверн в горных породах и пр.). Это приводит к потере герметичности эксплуатационных колонн, коррозионному воздействию агрессивных сероводородных
пластовых вод на обсадные трубы, активному перетоку жидких флюидов
из одного пласта в другой.
В практике промысловых работ применяются различные методы интенсификации добычи нефти. Основным методом является заводнение,
с помощью которого в стране добывается 85 % нефти. При этом широко
применяется закачка поверхностных и сточных вод, пластовых вод, вод
содового и другого производства в пласты для поддержания пластового
давления. Это приводит к полному изменению физико-химической обстановки в пластах. В них образуются водонефтяные эмульсии, различные
суспензии, меняется химический состав вод, поры могут закупориваться
осадками, образующимися в процессе реакции поверхностных вод с пластовыми, могут развиваться инородные бактерии.
Для обработки призабойных зон используются физические (закачка
пара), физико-химические (закачка углекислого газа, попутного газа), химические (закачка ПАВ, полимерных растворов, кислот, щелочи мицелярных растворов) и другие методы. Несовершенство технологий и технических средств, методов повышения нефтеотдачи ведет к загрязнению ОС
применяемыми рабочими агентами. Наряду с полезной продукцией из
118
скважин могут поступать сопутствующие токсичные элементы подземных
пластовых вод (хлор, бром, йод, сера и другие химические элементы), высокотоксичные газы (сероводород, углекислый газ и др.), от которых
необходимо освобождаться при очистке нефти и газа. Экологически опасными являются факелы, в которых сжигается неиспользуемый попутный
нефтяной газ.
На поверхности земли располагаются различные нефтегазопромысловые объекты по доведению нефти и газа до потребительского состояния.
Начиная от АГЗУ и заканчивая дожимными станциями, на всем пути
очистки нефти и газа могут выделяться загрязнители воздуха, почвы и водяных бассейнов. Несовершенство аппаратов, технологических процессов,
применение различных химических реагентов для качественной очистки
продукции, пирофорные и парафино-смолистные отложения, грязь, утечки, разливы и прочее – вот далеко не полный список загрязнителей в системе сбора, очистки и транспорта нефти и газа.
Опасными объектами в системе сбора и транспорта нефти и газа являются нефтегазовые трубопроводы, резервуары, буферные и дренажные
емкости, сепараторы, аппараты по обезвоживанию и обессоливанию
нефти, узлы учета нефти и газа, стояки налива нефти, железнодорожные
цистерны, терминалы и т. п. Практика показывает, что наибольшими значениями техногенного риска на нефтегазовых промыслах характеризуются установки промысловой подготовки нефти и газа, трубопроводы, обеспечивающие транспорт пластовой продукции.
Основным направлением снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций является применение более надежных технических
устройств, современных материалов с повышенными эксплуатационными
характеристиками, применение на объектах автоматизированных систем
раннего обнаружения аварий и отключения поврежденных объектов.
Для установок промысловой подготовки нефти и газа наиболее опасной аварией по размерам ущерба, наносимого компонентам окружающей
природной среды, и затрат предприятия, направленных на ликвидацию
119
аварий и их последствий, является разгерметизация или разрушение емкостей с углеводородами и трубопроводов обвязки.
Наиболее эффективным методом предупреждения аварий на действующих нефтегазопромысловых объектах является диагностика оборудования. Диагностические мероприятия, как правило, высокозатратны,
требуют значительного времени на подготовку диагностируемых объектов, использования дорогостоящего оборудования и привлечения специалистов. Но если оценку эффективности диагностики проводить исходя из
снижения вероятности причинения ущерба ОС, снижения финансовых потерь на штрафы и возмещение причиненного ущерба за весь период разработки и эксплуатации месторождения, то выгода от этого очевидна.
Эксплуатация скважин продолжается десятилетиями. За этот промежуток времени в скважинах происходят различные нарушения, которые
негативно влияют на окружающую природу. Поэтому природоохранные
мероприятия должны учитывать специфические особенности процесса ремонта скважин, время года, природно-климатические условия района ведения работ. Необходимо принимать во внимание также народно-хозяйственную ценность окружающих водных объектов, лесов, отведенных земель.
Для водоснабжения промысла используются поверхностные и подземные источники. На добычу 1 т нефти затрачивается при различных
условиях от 0,4 до 24 м3 воды. Подготовка поверхностных вод для технологических нужд предусматривает в основном их осветление и отстаивание (удаление взвешенных частиц), хлорирование или озонирование
(обеззараживание), т. е. получение воды нужного качества. После производственных процессов отработанная вода собирается и сбрасывается
в виде сточных вод. Поэтому проблема охраны водных богатств решается
в двух основных направлениях – всемерное снижение объемов водозабора
из поверхностных источников (внедрение оборотного водоснабжения)
и предотвращение сброса в водоемы нормативно неочищенных стоков.
Для предотвращения загрязнения водных объектов устанавливаются
водоохранные зоны и прибрежные защитные полосы.
120