Дослідження впливу нафтових родовищ на довкілля на різних стадіях розробки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дослідження впливу нафтових родовищ на довкілля на різних стадіях розробки

Викл. Б.Ю. Депутат, канд. техн. наук -

Івано-Франківський НТУ нафти і газу

Розглянуто та проаналізовано шляхи і джерела забруднення довкілля пластовими водами в районах видобутку нафти і газу. Досліджено проблему забруднення гідросфери у районах видобутку нафти на різних стадіях розробки нафтових родовищ - початковій, середній та кінцевій. Наведено комплекс природоохоронних робіт, які рекомендуються для впровадження на нафтовидобувних підприємствах з метою забезпечення нормативної якості природного середовища. Встановлено, що ступінь впливу нафтопромислів на навколишнє середовище залежить переважно від стадії їх розробки.

Ключові слова: стадія розробки, шламонакопичувачі, стічні води, герметизація, солончаки, заводнення, пластовий тиск, ареал.

забруднення нафтовий гідросфера природоохоронний

Проблема захисту підземних вод від забруднення є зараз важливою складовою загальної проблеми охорони навколишнього середовища. Прісні підземні води, які використовуються для потреб водопостачання, тісно пов'язані з атмосферою та поверхневими водними джерелами і внаслідок цього піддаються впливу техногенних факторів.

Забруднення довкілля пластовими водами у районах видобутку нафти і газу може відбуватися різними шляхами та від різних джерел, які умовно можна розділити на три групи, а саме постійно і періодично діючі та аварійні:

постійно діючі джерела - ставки додаткового відстоювання та шламонакопичувачі;

періодично діючі - аварійні амбари, установки для підготовки нафти і води, насосні станції, дощові та снігові води, що переносять забруднюючі речовини з промислових площадок;

аварійні джерела - нафтогазоконденсатопроводи при їх відмовах, свердловини, які призначені для захоронення попутно-промислових вод та підтримки пластового тиску.

Ступінь впливу нафтових родовищ на навколишнє середовище визначається техногенними та природними факторами. Як синтезовану характеристику техногенної дії можна використати такий показник, як стадія розробки родовища. При експлуатації нафтових та газоконденсатних родовищ виділяють від 3 до 5 стадій, кожна з яких характеризується певним рівнем техногенного навантаження на екосистеми [2]. Розглянемо три стадії розробки нафтових родовищ, що характеризуються різними видами впливу на довкілля (рис.).

Рис. Ступінь забруднення природних вод на стадіях розробки нафтового родовища

Початкова стадія. На цій стадії проводиться промислове освоєння родовища, а саме розбурюються свердловини основного фонду та формуються інфраструктури. У районах масового буріння свердловин створюється загроза екологічного стресу, що призводить до порушення природної екологічної рівноваги, зниження ресурсно-біогенного потенціалу біосфери, деградації компонентів природного середовища (різке зменшення запасів риби, забруднення ґрунтів та водяних об'єктів тощо).

Під джерелом забруднення розуміються технологічні процеси, які впливають на природне середовище при спорудженні свердловин. Джерелом геомеханічних порушень є такі процеси:

зняття та складування робочого шару землі при підготовці території під свердловину;

будівництво насипної площадки під бурову;

будівництво земляних котлованів (шламових амбарів) для збирання та зберігання виробничо-технологічних відходів буріння;

спорудження технологічних площадок під бурове обладнання;

засипання земляних шламових амбарів при їх лівкідації;

технічна рекультивація території бурової.

Найбільшу небезпеку для об'єктів природного середовища становлять відходи буріння, які накопичуються та зберігаються безпосередньо на території бурової. Серед відходів буріння найбільший об'єм мають бурові стічні води. Так, добове споживання води залежно від умов буріння та організації водопостачання сягає від 25-30 м3 до 100-120 м3. Під час буріння свердловин у переважній більшості використовується прямоточна система постачання води з озер та річок.

У прийнятій на сьогодні практиці вплив відходів на навколишнє середовище оцінюється за шкідливістю хімічних речовин і мінералів, що використовуються під час буріння свердловин. Переважно для цього використовується санітарно-токсикологічний показник, який дає уявлення про ступінь шкідливості речовин і матеріалів на об'єкти біосфери щодо токсикології. Токсичність речовин характеризується величиною гранично допустимої концентрації (ГДК). Для різних природних об'єктів величина ГДК однієї і тієї ж речовини є різною. Багато матеріалів і хімреагентів не мають регламентованих величин ГДК, незважаючи на певний забруднюючий ефект, який вони проявляють. Так, багато дослідників вважають, що полімерні реагенти, які використовуються в бурінні, завдяки високій молекулярній масі є не шкідливими, позаяк це заважає їх можливості руйнувати живу клітину.

За даними ВО "Беларусьнефть" [7], при бурінні свердловин соленасиченими буровими розчинами за рахунок міграції насичених солями вод площа засолення території досягає 4,5 га. Вміст солей у ґрунті змінюється від 0,5 (на межі ареалів) до 20-30 г на 1 кг ґрунту (біля амбарів). Мінералізація ґрунтових вод на глибині 2-4,5 м досягає 20-50 г/м3 (за їх природної мінералізації 0,5-3,0 г/м3). Проте розсолонення ґрунтів відбувається дуже повільно.

Забезпечення нормативної якості природного середовища на початковій стадії при бурінні свердловин досягаються застосуванням:

екологічно чистих матеріалів і хімічних реагентів для бурових розчинів;

техніко-технологічних рішень для організованого збирання виробничих відходів і їх безпечного зберігання на території бурової та у процесі спорудження свердловини;

заходів з утилізації, вивезення, очищення та знешкодження відходів буріння як у процесі спорудження свердловин, так і при ліквідації шламових амбарів;

у повному обсязі технічних засобів і технологій буріння, кріплення та освоєння свердловини та технологічних регламентів на окремі види робіт;

ефективних та вчасних заходів із відновлення земель, порушених бурінням, а також ліквідації наслідків забруднення природного середовища в районах проведення бурових робіт.

Комплекс природоохоронних робіт вибирають з урахуванням особливостей природно-кліматичних та ґрунтово-ландшафтних умов спорудження свердловин і проектної технології буріння свердловин.

Середня стадія. На середній стадії розробки підтримується стабільний рівень видобутку нафти. У цьому випадку ступінь забруднення довкілля визначається об'ємами видобутку нафти і технологією розробки родовища. На цій стадії відбувається зростання обводненості свердловин та здійснюється їх перехід від фонтанного видобутку на механізований, проектується система заводнення. До кінця стадії видобувається 40-70 % запасів нафти [2].

Дуже важливе значення при охороні надр має контроль за станом розробки родовищ, особливо за просуванням контурів нафтогазоносності, пластовим тиском, гідродинамічними зв'язками між пластами.

На цій стадії видобувається близько 40-70 % запасів нафти. Перекачуванням по трубопроводам значних об'ємів агресивних мінералізованих пластових вод та обводненої продукції призводить до корозії та частих відмов трубопроводів. Стадія характеризується забрудненням довкілля такими компонентами, як нафтопродукти та токсичні солі.

Нафта різних родовищ містить одні й ті ж хімічні компоненти, але може різнитися співвідношенням парафінів, циклопарафінів, ароматичних та нафто-ароматичних вуглеводнів [4]. У рідких вуглеводнях нафти розчинені смолисто-асфальтенові високомолекулярні сполуки.

Легкі фракції мають підвищену токсичність для живих організмів, але їх висока здатність до випаровування сприяє швидкому самоочищенню природного середовища. Навпаки, парафіни, що не мають токсичного впливу на ґрунтову біоту, істотно впливають на фізичні властивості ґрунтів.

Нафтопродукти впливають на органолептичні властивості води, а тому їх вміст у водах господарсько-питного призначення обмежується значеннями 0,3 мг/дм3, а в рибному господарстві не повинно перевищувати 0,05 мг/дм3 [1].

Ареали забруднення на середній стадії локалізуються в основному, вздовж трас вихідних трубопроводів і колекторів, а також навколо таких технологічних споруд, як установки комплексної підготовки нафти, компресорних станцій, групових вимірювальних установок [1 ].

Особливу небезпеку для водних об'єктів становлять випадки відмов нафтових колекторів та вихідних ліній у від'ємних формах рельєфу, в межах яких нафта та нафтопродукти безпосередньо можуть проникнути у поверхневі та підземні води.

Кінцева стадія. Характеризується значним зниженням видобутку нафти. Спостерігається прогресуюче обводнення продукції, переважаюча частина свердловин переводиться на механізований спосіб експлуатації.

Проблема забруднення довкілля пов'язана на цій стадії з системою підтримки пластового тиску (ППТ) та захоронення попутних промислових вод (ППВ). Для всіх цих об'єктів характерна наявність сітки водоводів, чисельних нагнітальних свердловин, насосних станцій, установок для підготовки води й інших споруд, які є джерелом періодичних та випадкових витоків промислових вод та нафтопродуктів.

Оскільки експлуатаційні, нагнітальні та інші свердловини є капітальними спорудами, які розраховані на довготривалий термін експлуатації, необхідно вжити заходів із захисту від корозійної дії середовища основного елемента свердловини - експлуатаційної колони.

Зовнішня і внутрішня корозія при експлуатації нафтових і газових родовищ є однією із головних причин передчасного виходу з ладу наземного нафтопромислового обладнання, підземних комунікацій і трубопроводів. Захист обладнання від корозії, забезпечення пластових термінів його служби, особливо в умовах його контакту з високоагресивними корозійно активними середовищами, є надзвичайно важливим і складним завданням. Для його вирішення здійснюють широкий комплекс заходів технологічного та спеціального плану.

До технологічних методів захисту обладнання і трубопроводів від корозії відносять різні заходи запобіжного характеру, які спрямовані на збереження початкових низьких корозійних середовищ або створення таких умов експлуатації, які при однаковій агресивності середовища забезпечували б її мінімальну корозійну дію на поверхню металу. Як свідчить досвід, такі заходи захисту нафтопромислового обладнання і комунікацій найбільш ефективні. Основними завданнями цих методів є такі:

захист обсадної колони при її встановленні у привибійній зоні свердловини з пуском труб із корозійно стійких матеріалів і труб із захисним покриттям, а у випадку діючої колони - з пуском на НКТ хвостовика або труби з протекторними матеріалами;

герметизація різьбових з'єднань НКТ, якими закачують стічні води й ін. Дослідженнями вітчизняних і зарубіжних спеціалістів встановлено, що

основна причина втрати герметичності обсадних колон свердловин є також електрохімічна корозія зовнішньої поверхні труб. Для запобігання корозійному руйнуванню нині використовують цементування колони до гирла свердловини і катодний захист.

Серед заходів, які спрямовані на вирішення цього завдання, можна виділити:

виключення контакту води, яку закачують, з внутрішньої поверхні обсадних колон і використання для цього насосно-компресорних труб (НКТ);

запобігання попаданню у видобувну нафту, нафтовий газ і стічні води кисню;

запобігання змішуванню сірководневовмісних нафт, вод і газів з продуктами, які їх не вміщують;

зниження корозійної агресивності середовища за допомогою дегазаторів;

створення протикорозійних умов для надійної експлуатації діючого обладнання (зміна конструкції, зниження механічних навантажень).

Відмінною рисою кінцевої стадії розробки нафтових родовищ є значне збільшення частки попутних вод при видобутку корисних копалин. У багатьох випадках корисний компонент становить менше 10 % від загального обсягу видобутку. Закачування попутних вод у поглинаючі і продуктивні горизонти з часом супроводжується зношуванням свердловин, очисних споруд та комунікацій, а тому, поряд з традиційним видом забруднення підземних вод нафтопродуктами, дедалі більшої актуальності набуває забруднення їх промисловими розсолами і навіть деякими мікрокомпонентами [6]. Масштаби та інтенсивність впливу мінералізованих вод на природний стан екосистем більш значні, ніж вплив нафти та нафтопродуктів [3, 5].

Отже, можна стверджувати, що ступінь впливу нафтопромислів на навколишнє середовище залежить від стадії їх розробки. На кінцевій стадії розробки нафтових родовищ зростає видобуток, у суміші з нафтопродуктами, мінералізованих пластових вод та розсолів, які потрапляючи у водоносний горизонт, створюють екологічну небезпеку.

Література

Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. - М. : Изд-во Моск. у-та, 1985. - 158 с.

Васильев А.Н., Журавель Н.Е. Организация гидрохимического мониторинга в условиях нефтегазоносного северо - восточной Украины - Харьков: Епограф, 2001 - ст.112.

Гаврилова І.П. Ландшафтно-геохимическое картирование. - М. : Изд-во Из-во моск. У-т, 1985. - 149 с.

Пиковський Ю.І. Трасформация техногенных потоков нефти в почвенных экосистемах/Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. - М. : Изд-во "Наука", 1988. С 7-22.

Рудько Г.І., Депутат Б.Ю. Інженерно-геоморфологічні дослідження зсувонебезпечних ділянок на трасах магістральних трубопроводів в межах Українських Карпат // Фізична географія геоморфологія, Зб. - Вип. 44. - К. : Вид-во Обрії, 2003. - С 203-209.

Семчук Я.М., Депутат Б.Ю. Вплив Північно-Долинського нафтоконденсатного родовища на докілля // Державний міжвідомчий наук.-технічний зб. "Розвідка і розроблення нафтових і газових родовищ". - Вип. 4 том 17 - Івано-Франківськ - 2005. - С. 40-44.

Яремійчук Р.С., Возний В.Р. Основи гірничого виробництва: видобування нафти, газу та твердих корисних копалин : підручник. - "Кондор", 2005-376 с.

Размещено на Allbest.ru