Промышленная экология

углеводородовчерезпредохранительныеклапаныуменьшаютсяна60-

70%.

8.Герметизация насосов и компрессоров, при которой предусмотрензакрытыйдренаж токсичныхпаровигазовотнасосов, аппаратурывспециальныедренажныеемкости, позволяетуменьшить потерина50-60 %.

Выборсистемы, исключающейвыбросы ватмосферу, зависитот давления паров, концентрации углеводородов, а также пределов взрываемости, химическогосоставагазовойподушки, расположения оборудования и т. д. Показатели безопасности и экономичности

являютсяприэтомопределяющими.

3.5. Сточныеводыприбурении, добыче, транспортеихранении нефтиигаза

Нефтегазодобывающие производства потребляют большое количествоводывтехнологическихивовспомогательныхпроцессах.

Дляподдержанияпластовогодавлениявпластзакачиваетсяболее

заводнениясегоднядобываетсяболее86 % всейнефти. Приэтомоколо 700 млнтпластовыхводоткачиваетсяизколлектороввместеснефтью. Сбросвводоем единицы объематакой воды делает40-60 объемов чистойводынепригоднымидляупотребления. Обычноприплощадном

3

заводнениитребуется10-15 м водына1 тдобытойнефти(иногда25-

3

30 м). Призаконтурномивнутриконтурномзаводнениирасходводы

3

значительноменьшеисоставляетвсреднемот1,5 до2 м на1 тнефти. Пресныеводы открытыхводоемовпредпочтительны длязаводнения нефтяных пластов как легкодоступные и не требующие сложной специальнойподготовкидозакачкиихвнефтяныезалежи.

Огромные объемы сточных вод с высокими концентрациями токсичных веществ способны нанести непоправимый ущерб поверхностным и подземным водам, другим объектам окружающей среды. Повышеннаяопасностьихобусловленатакимизагрязняющими веществами, как нефть и нефтепродукты, химические реагенты, кислоты, щелочи, поверхностно-активныевещества, атакжетвердые минеральныечастицы.

Приэтомопасноезагрязнениеприродныхводвозможнокакпри сбросевнихнеочищенныхвод, такиприразливе, смывесобственно токсичныхвеществвводоемы, грунтовыеиподземныеводы. Такие случаи довольночастовозникаютвпроцессебуренияикрепления нефтяныхи газовых скважин, при перетокахнефтиили пластовых

91

минерализованныхводизнижележащихгоризонтовввышележащиеи наоборот.

Наибольшую опасность представляют, безусловно, аварийные выбросыиоткрытоефонтанированиенефти, газаиминерализованных пластовыхвод, атакженарушениягерметичностисистем сбораи транспортанефтинасушеиособеннонаморе. В результатетаких аварий в моря, реки, озера, могут попадать буровой раствор, выбуреннаяизмельченнаяпорода, нефть, горюче-смазочныематериалы, химическиереагенты, ПАВ, утяжелители, сточныеводы, буровойшлам идр.

Источникизагрязненияводвесьмаразнообразны. Ещебольшее разнообразиехарактернодлясоставаисвойствзагрязняющихвеществ. Поэтому источники загрязнения водоемов рассмотрим в связи с основнымитехнологическимипроцессами.

Бурениескважинсопровождаетсядисперсионным разрушением горных пород, образованием бурового шлама, удалением его промывочнойжидкостью.

При бурении нефтяных и газовых скважин потребляется значительноеколичествоприроднойводы, врезультатечегообразуются загрязненныестокиввидебуровыхсточныхвод. Прибурениикроме буровыхсточныхводобразуются: отработанныебуровыерастворыи буровойшлам. Отработанныйбуровойрастворподлежитутилизации илизахоронению.

Буровойшлам - смесьвыбуреннойпороды ибуровогораствора, удаляемая из циркуляционной системы буровой различными очистнымиустройствами. Буровойшламнарядусвыбуреннойпородой и нефтью включает все химические реагенты, применяемые для приготовлениябуровыхрастворов. Образцышлама, какпоказаланализ, содержат 0,8-7,5 % нефти, до 15 % органических соединений (нефтепродукты, химическиереагенты) идо37 % утяжелителя. Выброс еговокружающую средубезспециальныхмерпообезвреживанию недопустим.

Буровыесточныеводы вследствиеихвысокойподвижностии аккумулирующейспособностикзагрязняющим веществам являются самым опасным отходом при бурении, способным загрязнить обширныезоныгидроилитосферы.

По составу буровые сточные воды в большинстве случаев представляют собой многокомпонентные системы. Загрязняющие свойства буровых сточных вод зависятот химическихреагентов, применяемыхдляприготовленияиобработкибуровыхрастворов, и

92

составаразбуриваемыхпород.

Постепенизагрязненностибуровыесточныеводыразделяютна загрязненные и условно чистые. Загрязненные сточные воды образуютсявпроцессах, непосредственносвязанныхсбурением и освоением скважин(обмывпроизводственныхплощадейибурового оборудования, охлаждениештоковбуровых насосов), атакжепри утечкахтехническойводынаузлахприготовлениябуровыхрастворов, приосвоениискважин, ликвидацииосложненийидр. Условночистые воды образуются в системах энергетического привода бурового оборудования. Эти воды содержат незначительное количество нефтепродуктов, смазок и взвешенных веществ. Как правило, их используютвоборотномводоснабжениидляэксплуатационныхнужд перечисленныхагрегатов.

Источникизагрязненияприбуренииможноусловноразделитьна постоянныеивременные.

К постоянным источникам относятся шламовые амбары, из которыхпроисходятфильтрацияиутечкажидкихотходов. Шламовые амбары длясбораотходовбурениясооружаютсрасчетнымобъемом

3

отходов500 - 800 м наоднускважину. Совместноехранениевсех отходовбурениянепозволяетихутилизировать, аиз-занесовершенства конструкций амбаров и специфических почвенно-ландшафтных условий не обеспечивается надежная защита окружающей среды.

Амбары частосооружаютвзаозерныхи заболоченных участках, в поймахрек. Впериоддождей, таянияснеговипаводковпроисходят прорывы стенокамбара, иотходырастекаютсяпобуровойплощадке.

Отсутствие гидроизоляционных покрытий приводит к загрязнению почв, грунтовых, поверхностных и подземных вод из-за больших объемов и подвижности буровых сточных вод. На буровых не принимаютдейственныхмерпосвоевременнойликвидациишламовых амбаровипоследующейрекультивацииплощадок.

Для временных источниковхарактерны труднопредсказуемость, неравномерность, непостоянствосоставазагрязнения.

Большоезначениедляпредотвращениязагрязненияпресноводных горизонтов имеют правильный выбор конструкции скважины и качество цементирования колонн. Конструкция скважины должна изолироватьвсепресноводныегоризонтыотпродуктивныхнефтяных (газовых) залежей. Квременнымисточникамзагрязненияотносятся:

негерметичность заколонного пространства скважин из-за некачественного его цементирования или по другим причинам, приводящаякмежпластовым перетокам и загрязнению водоносных горизонтов;

93

поглощениебуровогорастворавпроцессепромывкискважини фильтрацияеговоднойфазывпроницаемыеотложения;

попаданиежидкихотходовбурениявводоносныегоризонтыидр.

Загрязняющеевоздействиевеществвразличныхсредахобычно оцениваютпо ПДК. Однако для значительного числахимических реагентовпоканеустановлены ПДК. Этонепозволяетоценитьих загрязняющеевлияниенаокружающую среду. Крометого, отдельные химические реагенты, на которые утверждены ПДК, в процессе бурения претерпевают физико-химическиеизменения (термическая, окислительная, механическаядеструкцияит.п.). В сочетаниидругс другомхимическиереагентымогутпроявлятьэффектсинергизмаили антагонизма, т. е. усиливатьилиослаблятьтоксическоевоздействиена окружающуюсреду.

В настоящее время нет методик определения содержания в сточныхводахкаждогохимическогореагентавотдельности. Поэтому ихсодержаниехарактеризуюттакимиинтегральными показателями, как химическое потребление кислорода (ХПК) и биологическое потреблениекислорода(БПК).

Химические реагенты, применяемые для обработки буровых растворов, взависимостиотстепенизагрязненияимисточныхвод условноразделяютнатриосновныегруппы:

1) оченьжесткие(окисляемость250 мгО/либолее) - фенолы;

2

2) жесткие (100-250 мг О/л) - высшие жирные кислоты,

2

сульфатспиртоваябарда, полиакрилонитрилгидролизованный;

3) мягкие(до100 мгО/л) - крахмал, КМЦ.

2

Дляснижениязагрязненияокружающейсредыотходамибурения, содержащими химические реагенты, проводятся следующие

мероприятия:

разработкабезвредныхрецептурбуровыхрастворов, включающих активно биодеградируемые, нетоксичные или слаботоксичные химическиереагенты;

снижение объемов наработки буровых растворов, связанное, преждевсего, ссовершенствованиемихрецептур;

разработкаметодикоценкизагрязняющихсвойствотходовбурения

(ПДК);

создание условий хранения отходов в амбарах, исключающих возможностьпопаданиязагрязняющихвеществвгидроилитосферу даже в экстремальных условиях (для предотвращения фильтрации

94

сточных вод амбары экранизируются полимерными материалами - поливинилхлоридом, синтетическойрезиной);

утилизацияотработанныхбуровыхрастворовпутеммногократного ихиспользования;

совершенствованиесистемы сбораихраненияотходовбуренияразработкасистемы, обеспечивающейполныйираздельныйсборвсех видов отходов, их переработку для экологически безвредного захоронениянабуровойилинаспециальныхместахзахоронения, а такжедляутилизации;

закачкаотходовбурениявпоглощающиегоризонты; своевременнаяликвидацияамбарови рекультивацияземельна

территориибуровой; разработкаэффективныхметодовутилизациииобезвреживания

отходов бурения, вчастности физико-химических методовочистки буровыхсточныхводидругихотходовбурения.

Опасность загрязнения природных вод характерна также для

процессов добычи нефти и газа. Основными объектами нефтепромыслов, накоторыхформируютсясточныеводы, являются установки комплексной подготовки нефти (УКПН), реализующие процессыобессоливания, деэмульсации, стабилизациииобезвоживания нефти, а также промысловые нефтерезервуарные парки. На нефтебазах, магистральныхперекачивающих станциях и других предприятиях транспорта нефти и нефтепродуктов в составе сточныхводвпромышленнуюканализациюсбрасываетсязначительное количествонефтиинефтепродуктов(до400-1500 мг/л) имеханических примесей (100-600 мг/л). Основная часть загрязняющих веществ поступаетвводоемы, натерриторию производственныхобъектовиз основныхузловпромысловогооборудования.

Сточныеводы нанефтепромыслах, нефтебазах, перекачивающих насосных и компрессорных станциях и наливных пунктах подразделяются на пластовые, подтоварные, промывочные воды резервуаров, атмосферные, производственныесточные, балластныеи промывочные воды нефтеналивных судов, хозяйственно-фекальные стокииосадки, образующиесяврезервуарахиочистныхсооружениях.

Всоставпластовыхвходятводы, добываемыесовместноснефтью, отделяемыеотнеенацентральныхпунктахсбораиподготовкинефти. Вобщемобъеместочныхводпластовыеводысоставляют82-84 %. По мереувеличениясрокаэксплуатациинефтяногоместорожденияобъем пластовыхводнепрерывнорастет. В составесточныхводпластовые водынаиболееминерализованы. Привсебольшейзакачкепресныхвод

95

внефтяныепластыминерализацияпластовыхводснижается. Помимо

минеральныхсолейпластовыеводысодержатнефть, песок, глинистые частицы.

Подтоварные воды - стоки, образующиеся при обводнении нефтепродуктовинефтизасчетвлаги, поступающейврезервуариз воздуха через дыхательный клапан. Эти стоки сбрасываются при дренажерезервуаров.

Призачисткеипромывкерезервуаровобразуютсяпромывочные воды.

Впериоддождейитаянияснегаатмосферныеводыскапливаются впределахобвалованнойтерриторииврезервуарныхпарках, насливоналивныхэстакадах.

Производственныесточныеводыпоступаютотнасосныхстанций,

лабораторий, котельных, гаражей, разливочныхкамер, технологических площадок, ввидеутечекизтехнологическогооборудования.

Балластныеипромывочныеводынефтеналивныхсудов- этоводы,

образующиесяпризаполнениитанковпослесливанефтепродуктови припромывкетанковналивныхбаржейитанкеров.

В результате отложения тяжелых фракций нефти, смол и всевозможныхпримесей, насыщенныхнефтью инефтепродуктами, а такжетвердых минеральных примесей врезервуарных и очистных сооруженияхобразуютсяосадки; впериодзачисткиониразбавляются водой и сбрасываются в шламонакопители или на специальные площадки, гдеихпериодическисжигают.

Загрязненные воды, образующиеся при промывке резервуаров, танковпослеэтилированногобензина, всанпропускникахспрачечными длястиркииобезвреживанияспецодежды, атакжеливневыестоки резервуарныхпарков, гдехранитсяэтилированныйбензин, называют

спецстоками.

Поминерализациисточныеводыможноразделитьнасолоноватые сплотнымостаткомот1 до6 г/л, соленыеот6 до150 г/лирассольные - от150 до250 г/л, посолевомусоставунажесткие(хлоркальциевые)

ищелочные(гидрокарбонатно-натриевые). Минерализациящелочной сточнойводыменьше, чемжесткой.

На предприятиях газовой промышленности наибольшую опасностьпредставляют сильно загрязненныестоки сероочистки и осушки газа, содержащие в относительно больших концентрациях

амины, гликоли, сероводородидругиеядовитыевещества.

96

3.6. Методы очисткисточныхвод, образующихсяприбурении идобыченефтиигаза

Основными загрязняющими веществами сточных вод на предприятиях нефтяной и газовой промышленности являются

нерастворимыеиорганическиепримеси, обычнонаходящиесявстоках вовзвешенномсостоянии.

Грубодисперсные минеральные и органические загрязняющие веществавыделяютизсточныхводспомощьюмеханическихметодов очистки(процеживание, отстаивание, разделениевполецентробежных сил на гидроциклонах или в центрифугах). Для отделения

мелкодисперсных загрязняющих частиц широко используется фильтрование. Основные сооружения для отстаивания нефтесодержащихсточныхводнефтеловушки, вкоторыхнефтьили нефтепродукты выделяютсяизводы ивсплываютнаповерхность, а значительноеколичествотвердыхмеханическихпримесейоседает. На крупных нефтебазах, перекачивающих станциях и других объектах нефтянойпромышленностиприменяюттакжемазутоловушки, бензо- и маслоловушкианалогинефтеловушек.

Физико-химическиеметоды очисткисточныхводнаходятвсе болееширокоеприменениевкачествесамостоятельногометодаив сочетании с другими видами очистки. Обусловлено это все возрастающим использованием на нефтегазовых предприятиях

оборотных систем водоснабжения, требующих глубокой очистки сточныхвод, атакжестремлением кмаксимальномуизвлечению из стоковполезныхпродуктовсцелью ихповторногоиспользования.

Наиболее широко используются методы коагуляции, флотации,

экстракции и некоторые другие. Все остальные методы

(электрохимические, сорбционные, дистилляция, ректификация, перегонкаспаром) неявляютсяуниверсальнымиииспользуются, как правило, всистемах локальной очистки. Они энергоемки и имеют ограниченияпопроизводительности.

Из химических методов очистки в нефтяной и газовой промышленности используются озонирование, хлорирование и умягчение воды. Озонирование применяют для глубокой очистки сточных вод, прошедших механическую, физико-химическую или биологическую очистку от растворенных в них нефтепродуктов и другихорганическихпримесей, атакжесероводорода, тетраэтилсвинца, дезодорации (устраненияспецифическогозапаханефтепродуктов) и бактериальногообеззараживанияводы.

97

Эффективность очистки от тетраэтилсвинцасточных вод озонированием составляет90 %. Болееглубокаяочистка(до100 %) возможнаприиспользовании катализатора(силикагель). Концентрацияозонаприэтомдолжнабытьнеменее 15 мг/л, авремяконтактаочищаемойводысозоновоздушнойсмесью- 1 ч.

Дляудаленияизсточныхводрастворенныхвнихорганических веществчастоприменяютбиологическоеокислениевприродныхили искусственно созданных условиях. В первом случае используются почвы, проточныеи замкнутые водоемы, во втором - специально построенныедляочисткисооружения(биофильтры, аэротенкиидругие окислители различныхконструкций). Содержаниенефтепродуктовв сточныхводахпослебиологическойочисткисоставляет5-10 мг/лпри начальномсодержанииих20-50 мг/л.

Очисткабуровыхсточныхвод, утилизацияотходовбурения

Коагуляцияодинизнаиболеедоступныхи дешевыхметодов очисткибуровыхсточныхвод. Целькоагуляцииосвобождениеводы отнефти, мути, взвешенных веществ, физико-химическиесвойства которых не позволяют или делают нерациональным удаление их отстаиванием. Высокаяэффективностьочисткисточныхводдостигнута при использовании сернокислого алюминия вкачествекоагулянта.

Очищенныетаким методом буровыесточныеводы покоррозионной активности соответствуют чистым водам, в большинстве случаев прозрачны. Их можно повторно использовать в технологических процессахбуренияскважин. Дляулучшенияочисткисточную воду передподачейнакоагуляцию необходимопредварительноотстаивать отнефтиивзвешенныхчастицвшламовыхамбарах.

Методы очистки буровых сточных вод: фильтрация, центрифугирование, окисление органических примесей озоном с последующим использованием вод в оборотном водоснабжении не получилиширокогораспространения.

Методыочисткипластовыхвод

Дляочистки пластовых и вцелом промысловыхсточных вод наиболеешироковнефтянойигазовойпромышленностиприменяют самый простой и дешевый способ - отстой в резервуарахотстойниках. Однако такой способ не всегда обеспечивает необходимую степеньочистки. Дополнительноиспользуютфильтры, гидроциклоны. С помощью флотации из сточных вод удаляют эмульгированные нефтепродукты и твердые частицы, которые не задерживаются в нефтеловушках. Для повышения эффективности флотационной очистки применяют различные коагулянты (водные

98

растворы глинозема, хлорного железа и др.). Продолжительность нахождениясточнойводывофлотаторах10-20 мин.

Для очистки сильно эмульгированных стоков применяют электрофлотаторы - в результате электролиза сточной воды под действием постоянного электрического тока очищаемая вода насыщается микропузырьками. Обработки сточных вод в электрическом поле микродуговыми разрядами позволяетразлагать органические соединения под действием образующегося при этом озона.

Использование на нефте- и газодобывающих предприятиях сооружений, включающие каскады биологической и механической очистки сточных вод, малоэффективно из-за их громоздкости и большой стоимости. Капитальные затраты на их строительство достигают 30 % от стоимости предприятий. Высокоэффективно сочетаниеразличных методовочистки промысловых сточных вод, напримеротстаиванияилиэлектрофлотациииметодамикродугового разряда.

Утилизация нефтепромысловых сточных вод дляподдержания пластовыхдавленийнаразрабатываемыхнефтяныхместорождениях позволитрешитьпроблемузащитыводоемовотзагрязнения.

Кромезагрязненияокружающейсредыпластовыеводывызывают интенсивную коррозию нефтепромыслового оборудования из-за наличия остаточного газа, механических примесей, растворенных солей, кислорода, химическихреагентов, продуктовкоррозии, атакже появления в них на поздней стадии разработки месторождения сероводорода в результате жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. Коррозия приводит к нарушению герметичности колонн, апопадающиевпочвусточные воды вызываютзасолениепочвы игрунтовыхисточниковпитьевой воды. В связисэтим пластовыеводы обрабатываютингибиторами коррозии, на внутреннюю поверхность трубопроводов и рабочих органовнасосов, предназначенныхдляперекачкисточныхвод, наносят защитные полимерные покрытия, проводят мероприятия по предотвращению попаданиявнихкислорода, кислотныхищелочных стоков, отделениюгазаипеска.

Дляборьбы сбактериальным заражением впласты закачивают сильноминерализованныеводы сдобавлением внихбактерицидовхимических реагентов, ядовитых для сульфатвосстанавливающих бактерий.

В целом для защиты окружающей среды от загрязнения пластовымиводаминеобходимопроведениеследующихмероприятий:

99

обеспечениеглубокой очисткипромысловыхсточныхвод; широкое применениеантикоррозийныхпокрытийихимическихреагентовдля защиты от коррозии нефтедобывающего оборудования; полное использование получаемых на промыслах сточных вод в системе поддержания пластового давления; контроль за состоянием поверхностныхводикачествомсточныхвод, используемыхвсистеме поддержанияпластовогодавления.

3.7. Загрязнениепочвынефтью

Локальныезагрязненияпочвы связаны чащевсегосразливами нефтиинефтепродуктовприповреждениитрубопроводовиихутечках черезнеплотностивоборудовании.

Загрязнениебольшихплощадей возможно при фонтанировании нефти.

Нефть, попадая в почву, опускается вертикально вниз под влиянием гравитационных сил и распространяется вширь под действиемповерхностныхикапиллярныхсил. Скоростьпродвижения нефтизависитотеесвойств, грунтаисоотношениянефти, воздухаи воды вмногофазнойдвижущейсясистеме. Первостепенноезначение при этом имеют тип нефти, ее количество, характер нефтяного загрязнения. Чемменьшедолянефтивтакойсистеме, темтруднееее фильтрация(миграция) вгрунте. Входеэтихпроцессовнасыщенность грунта нефтью (при отсутствии новых поступлений) непрерывно снижается. Присодержаниив грунте10-12 % (уровеньостаточного насыщения) нефтьстановитсянеподвижной.

Движениепрекращаетсятакжепри достижениинефтью уровня грунтовыхвод. Нефтьначинаетперемещатьсявнаправленииуклона поверхностигрунтовыхвод. Дляпредотвращениямиграцииразлитой нефтибурятсериюскважиниизвлекаютзагрязненныегрунтовыеводы.

В некоторых случаях на пути движения грунтовых вод ставится водонепроницаемыйбарьер(резиновыегидроизолирующиемембраны). Нефть, скопившаяся около барьера, удаляется при помощи специальногооборудования.

Проявление капиллярных сил хорошо прослеживается при значительнойпроницаемостиипористостигрунта. Пескиигравийные грунты, например, благоприятны длямиграциинефти; глины иилы неблагоприятны. В горныхпородахнефтьдвижетсявосновном по трещинам.

100