По уровню отрицательного воздействия на окружающую природную среду нефтегазодобывающее производство занимает одно из первых мест среди отраслей народного хозяйства. Оно загрязняет практически все сферы окружающей среды - атмосферу, гидросферу, причём не только поверхностные, но и подземные воды, геологическую среду, т.е. всю мощность вскрываемых скважиной пластов с совокупности с насыщающими их флюидами.

Характер воздействия на экологию обусловлен, в частности, и тем, что все технологические процессы нефтегазодобываюшего производства - разведка, бурение, добыча, переработка, транспорт - оказывают отрицательное влияние на окружающую среду.

Следует учитывать, что период, охватыващий разведку, изыскание и собственно строительство объектов нефтегазового комплекса (НГК), как правило, намного короче, чем плановый срок эксплуатации. Однако техногенные воздействия в этом периоде характеризуются гораздо большей интенсивностью, чем при эксплуатации, хотя носят иной характер. Экологический ущерб обусловлен здесь в основном физико-механическими воздействиями на почвы, гручты, флору, фауну, дестабилизацией гидрологической обстановки, активизацией эрозионных процессов, сведением растительности, загрязнением водоёмов, гибелью ихтиофауны, распугиванием животных, негативным, как правило, влиянием на образ жизни коренного населения осваиваемых территорий и пр. Особенно опасными эти виды экологического ущерба становятся в сочетании с низкой технофильностью осваиваемых территорий.

Уже только указанные обстоятельства выдвигают экологические проблемы нефтегазового строительства в ряд важнейших, требующих глубокого и всестороннего изучения, обязательного их учёта при проектировании, инженерных изысканиях и строительстве объектов НГК.

Решение проблемы экологического обеспечения нефтегазового строительства осуществляется на основе системного программно-целевого подхода, поскольку всякий раз требуется взаимосвязанное решение целого комплекса задач, связанных с определением источников вредных воздействий и загрязнений по всей совокупности технологий нефтегазового строительства; экологических резервов осваиваемых территорий; характера взаимодействий строительного производства с компонентами природной среды с учётом региональных факторов; экологической ситуации на момент начала строительства (фоновое состояние) и прогноза на период строительства и эксплуатации, т..е. оценки реальной и потенциальной экологической опасности на весь период существования объекта для штатной и аварийной ситуаций; системы критериев и количественных показателей устойчивости ландшафтов к воздействиям и эффективности природоохранительных мероприятий и т.д.

Особую остроту экологические проблемы нефтегазового строительства приобрели при освоении нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений Севера и Крайнего Севера Западной Сибири и Европейской части России. Экстремальность экологической ситуации там обусловлена повсеместным залеганием многолетнемёрзлых пород (ММП), низкой биологической активностью и скудностью местной флоры и фауны вследствие продолжительного периода отрицательных температур. Специфические природно-климатические, инженерно-геологические, геокриологические, гидрологические, геоботанические и т.п. условия районов распространения многолетнемерзлых грунтов, а также повышенная хрупкость и уязвимость экосистем Крайнего Севера осложняются к тому же социальными и бытовыми проблемами малых народностей, населяющих эти районы, что предъявляет особые требования к тактике и стратегиии освоения арктических и субарктических месторождений углеводородного сырья. Непрерывно в этом направлении и совершенствуются технические решения по добыче, сбору, подготовке и транспорту нефти и газа, организации и технологии строительства.

Основные направления совершенствования - сокращение сроков и повышение качества строительства, сокращение площадей отчуждаемых земель, индустриализация строительства и соответствующее сокращение занятости работников, сезонная регламентация строителъства. Всё более жёсткая ориентация на природосбережение привела к изменению структуры и состава проектов, включению в них самостоятельных природоохранных разделов, не только конструктивных, но технологических и организационных, предшествующих основным строительно-монтажным работам и завершающих их. Соответственно протерпевает изменения и структура инвестиций в нефтегазовом строительстве. Объемы финансирования всех природоохранных мероприятий - или комплексного инженерно-экологического обеспечения - должны достигнуть 7-10% от общих затрат, в зависимости от экологических характеристик того или иного осваиваемого региона.

В районах со сложными природно-климатическими условиями радикальным образом изменяются состав и структура инженерных изысканий. В них включаются дополнительные детальные геокриологические изыскания, большой биологический блок, исследование социальных проблем освоения и др. Новым элементом изысканий должна стать инвентаризация экологических нарушений, на основе и по результатам которой формируется система постоянно действующего иженерно-экологического мониторинга по всей осваиваемой территории.



4. ИСТОЧНИКИ И МАСШТАБЫ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ В НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

При добыче нефти объем, качественный и количественный состав загрязняющих веществ определяются физико-химическими свойствами извлекаемого флюида, технологией разработки залежей, системой сбора и транспортировки нефти.

При проведении геологоразведочных работ, эксплуатации месторождений и транспортировке нефти происходит изъятие земельных площадей, загрязнение природных вод и атмосферы. Все компоненты окружающей среды в районах нефтедобычи испытывают интенсивную техногенную нагрузку, при этом уровень негативного воздействия определяется масштабами и продолжительностью эксплуатации залежей УВ.

Процессы разведки, бурения, добычи, подготовки, транспортировки и хранения нефти и газа требуют больших объемов воды для технологических, транспортных, хозяйственно-бытовых и противопожарных нужд с одновременным сбросом таких же объемов высокоминерализованных, содержащих химические реагенты, поверхностно-активные вещества и нефтепродукты, сточных вод.

Источники загрязнения территории и водных объектов на нефтепромыслах присутствуют в той или иной мере на любом участке технологической схемы от скважины до нефтяных резервуаров нефтеперерабатывающих заводов.

Основными загрязнителями окружающей среды при технологических процессах нефтедобычи являются: нефть и нефтепродукты, сернистые и сероводородсодержащие газы, минерализованные пластовые и сточные воды нефтепромыслов и бурения скважин, шламы бурения, нефте- и водоподготовки и химические реагенты, применяемые для интенсификации процессов нефтедобычи, бурения и подготовки нефти, газа и воды.



Таблица 1

Негативное воздействие на окружающую среду поисково-разведочных и эксплуатационных работ на нефтяных месторождениях

Производственно- технопогисческие стадии	Природные объекты
	Земная поверхность	Водная среда	Атмосферный воздух
Поиски и развед-	Нарушение и загрязнение поч-	Загрязнение поверхностных и под-	Аварийные выбросы нефти и
ка	венного и растительного пок-	земных вод промывочной жидкос-	газа в процессе бурения и
	рова. Отчуждение земли под	тью, засоление поверхностных во-	освоения скважин. Газо-пы-
	строительство буровых уста-	доемов при самоизливе рассолов,	певое загрязнение при стро-
	новок и размещение времен-	вскрытых структурно-поисковыми	ительстве дорог и промыш-
	ных поселков. Активизация	и разведочными скважинами.	ленных площадок
	экзогенных геологических
	процессов. Снижение биопро-
	дуктивности экосистем
Добыча	Изъятие земель из сельско-	Нарушение изолированности водо-	Загрязнение УВ, сероводоро-
	хозяйственного оборота под	носных горизонтов из-за перетоков	дом, оксидами серы и азота
	нефтепромысловые объекты		при эксплуатации скважин. Выделение отработанных газов
			транспортными средствами и
			двигателями буровых установок
Первичная переработка и транспортировка	Отвод земель под складирование отходов. Нарушение экологической обстановки при строительстве и эксплуатации магистральных	Утечка нефтепродуктов и хим-реагентов из резервуаров и дозирующих установок. Загрязнение поверхностных и подземных вод	Распыление и розлив нефти и нефтепродуктов. Потери при испарении легких фракций нефти во время хранения в резервуарах и
	нефтепроводов	ГСМ, бытовыми и техническими	Производстве сливо-наливных операций
		отходами	Операций.



5. СТРОИТЕЛЬСТВО СКВАЖИН

Применяемая ныне технология строительства скважин вызывает как техногенные нарушения на поверхности земли, так и изменения физико-химических условий на глубине при вскрытии пластов-коллекторов в процессе бурения (рис.1). Загрязнителями окружающей среды при проходке и оборудовании скважин являются многочисленные химические реагенты, применяемые для приготовления буровых растворов. К настоящему времени не все реагенты, входящие в состав буровых растворов, имеют установленные ПДК и лимитирующие показатели вредности.

Существенно загрязняют окружающую среду нефть и нефтепродукты, которые могут поступать на поверхность не только в качестве компонентов буровых растворов, но и при использовании горюче-смазочных материалов, при испытании скважин или в результате аварии.

При строительстве буровой загрязнение атмосферы в основном ограничивается выбросами в атмосферу отработанных газов от двигателей транспортных средств.

Работа дизельных установок в течение года на одной буровой обеспечивает выброс в атмосферу до 2 т УВ и сажи, более 30 т оксида азота, 8 т оксида углерода, 5 т сернистого ангидрида. Перевод буровых станков на электропривод позволит снизить расход нефтепродуктов, уменьшить загрязнение территории и ликвидировать выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлива.

В период проходки скважины негативное воздействие на почвенный слой, поверхностные и подземные воды оказывают буровые растворы, расход которых на один объект может достигать 30 м3/сут. Кроме того, при бурении скважин возможно применение нефтепродуктов в объеме до 1 тыс.т в год.

В период испытания скважины преобладает углеводородное загрязнение, а на этапе демонтажа буровой происходит загрязнение территории за счет использованных технических материалов и неподлежащего восстановлению оборудования.

В состав промывочных жидкостей входит целый ряд химических ингредиентов, которые обладают токсичными свойствами (аммоний, фенолы, цианогруппы, свинец, барий, полиакриламид и пр.). Особенно тяжелые экологические последствия вызывает сброс промывочных жидкостей специального назначения, например, на соляровой основе. Наличие органических реагентов способствует образованию суспензий и коллоидных систем в сточных водах.

Отработанные растворы складируются в земляных амбарах, стенки и дно которых укрепляются глинистыми коллоидно-химическими или пленочными экранами. Вместимость амбаров достигает нескольких тысяч кубических метров. Благодаря низкой водопроницаемости экранов, они в достаточной степени предохраняют почвенный покров, грунты зоны аэрации и подземные воды от загрязнения. Содержимое амбаров захороняется непосредственно на месте их расположения. Глубина заложения емкостей для хранения буровых растворов определяется положением уровня грунтовых вод. Мощность насыпного грунта при ликвидации накопителей должна быть не менее одного метра.



Рис.1. Схема техногенного воздействия на окружающую среду при строительстве скважин

Способ ликвидации амбаров путем засыпания их грунтом не исключает пространственного распространения загрязняющих веществ при их фильтрационно-диффузионной миграции. Установлено, что при годовом количестве осадков 600-650 мм скорость движения фронта засоления песчано-глинистых отложений и грунтовых вод достигает 30 м/год. В результате минерализация грунтовых вод, оказавшихся под влиянием рассматриваемого источника захоронения бурового раствора, возрастает в 200-250 раз, а площадь загрязнения может составить несколько гектаров (А.Г. Бордюгов и др., 1981 г.).

На площадях интенсивного хозяйственного освоения практикуется сбор шлама и отработанных буровых растворов в контейнеры и вывоз их в специальные места захоронения.

5.1 Источники загрязнения

Для разработки природоохранных мероприятий, исключающих негативное влияние процессов строительства скважин на объекты природной среды, необходимо знание источников загрязнения окружающей среды. Под источником загрязнения понимаются технологические процессы, воздействующие на природную среду при строительстве скважин.

Источником геомеханических нарушений являются следующие технологические процессы:

Снятие и складирование плодородного слоя земли при подготовке территории буровой;

Устройство насыпной площадки под буровую (при кустовом строительстве скважин);

Устройство шламовых амбаров (ША) (земляных котлованов) - для сбора и хранения отходов бурения;

Сооружение технологических площадок под оборудование буровой;

Засыпка ША при их ликвидации;

Рекультивация территории буровой;

Строительство дорог;

Вырубка, корчевание леса.

Гидрогеологические нарушения связаны с процессом бурения и выражаются в поступлении в водоносные горизонты загрязнителей (поглощение буровых растворов) или водопроявлениях, что приводит к изменению гидрогеологического режима естественного функционирования водоносного комплекса.

Процесс бурения сопровождается: 1) применением материалов и химических реагентов различной степени опасности; 2) значительными объемами водопотребления и 3) образованием отходов, опасных для флоры и фауны: представленных буровыми сточными водами (БСВ), отработанным буровым раствором (ОБР) и буровым шламом (БШ).

Объектами загрязнения при бурении скважин является геологическая среда и гидро- и литосферы (открытые водоемы, почвенно-растительный покров). Они загрязняются из-за несовершенства технологических процессов, из-за попадания в них материалов, хим. реагентов, нефтепродуктов и отходов бурения.

Источники загрязнения при бурении скважин условно можно разделить на ПОСТОЯННЫЕ и ВРЕМЕННЫЕ. К первым относятся фильтрация и утечки жидких отходов бурения из ША. Ко вторым - нарушение герметичности зацементированного заколонного пространства, приводящее к заколонным проявлениям и межпластовым перетокам; поглощение бурового раствора при бурении; выбросы пластового флюида на дневную поверхность; затопление территории буровой паводковыми водами или при таянии снегов и разлив при этом содержимого ША.

Общим для второй группы является то, что источники загрязнения носят вероятностный характер, а их последствия трудно предсказуемы.

Наибольшую опасность для объектов природной среды представляют производственно-технологические отходы бурения.

Соотношение отходов бурения каждого вида БСВ:ОБР:БШ определяется используемой технологией бурения.

Наибольший объем среди отходов бурения составляют буровые сточные воды, т.к. строительство скважин сопровождается потреблением значительных объемов воды:



Размещено на http://www.allbest.ru/

Систематизация источников загрязнения природной среды при бурении скважин суточная потребность буровой в технической воде колеблется от 25 до 120 м3 в зависимости от:1) природно-климатических условий; 2) геолого-технических особенностей проводки скважин и 3) от организации системы водоснабжения: прямоточная - источниками водообеспечения служат открытые водоемы (озера, ручьи, реки), артезианские скважины или оборотная - объем сточных вод меньше, но степень их загрязненности выше. Как показала практика, в среднем норма водопотребления составляет 0.9-1.1м3 на 1м проходки.

В среднем суточные объемы образующихся БСВ могут составлять 20-40м3 на одну скважину (куст).

По условиям образования БСВ можно разделить на 3 категории:

-производственные сточные воды (формируются в процессе выполнения технологических операций, работы оборудования);

-хозяйственно-бытовые;

-атмосферные (связаны с атмосферными осадками, их объем может достигать 1.5 - 8% от общего объема БСВ).

Основными объектами водопользования и водоотведения на буровой (т.е. источниками образования БСВ) являются:

-насосная группа (охлаждение штоков шламовых насосов);

-дизельный блок;

-рабочая площадка буровой вышки (мытье);

-блок очистки буровых растворов (от выбуренной породы);

-узел приготовления и утяжеления растворов;

-циркуляционная система (зачистка емкостей от осадка бурового раствора);

-блок химреагентов.

На бурящихся скважинах сбор производственных и атмосферных сточных вод осуществляется в водяные амбары, как правило, самотеком по водоводным каналам, устроенным либо в грунте, либо представляющих собой металлические или железобетонные желоба. Поступление БСВ из одного амбара в другой осуществляется естественным перетоком или с помощью перекачивающих устройств.

Такие амбары в подовляющем большинстве случаев сооружаются в минеральном грунте с соблюдением требований гидроизоляции.

Сточные воды загрязнены буровым раствором и его компонентами, выбуренной породой, хим. реагентами, нефтью, нефтепродуктами. Поэтому водяные амбары представляют собой серьезный источник загрязнения природной среды.

Одними из опасных видов отходов бурения считаются отработанный буровой раствор и буровой шлам или выбуренная порода.

Промывочная жидкость, циркулирующая в скважине, служит для удаления продуктов разрушения горных пород с забоя. В мировой практике в 95% для этого используются глинистые буровые растворы на водной основе плюс хим. реагенты, т.к. качество промывочной жидкости определяет эффективность буровых работ: механическую скорость бурения, вероятность возникновения различного рода осложнений, в т.ч. поглощений, флюидопроявлений, нарушение устойчивости горных пород и т.д.

Для регулирования реологических, фильтрационных и структурно-механических свойств буровых растворов и используют хим. реагенты. В качестве профилактической противоприхватной добавки большое распространение получила нефть.

Промывочная жидкость - это химическая продукция, т.к. ее получения использован широкий ассортимент материалов, хим. реагентов и добавок. Только в США выпускается свыше 1900 наименований различных компонентов промывочных жидкостей, производством которых занимаются около 100 фирм. Таким образом, попадание промывочной жидкости, как и любой другой химической продукции, в природную среду потенциально таит в себе опасность проявления негативных последствий.

Реальная же опасность ущерба ПС от промывочной жидкости и ОБР связана с совместным действием 3-х факторов:

- высокой вероятностью попадания в объекты ПС;

- токсичностью содержащихся хим. реагентов;

- высокой концентрацией хим. реагентов.

По степени воздействия на организм ВВ подразделяются на четыре класса опасности и токсичности (ГОСТ 12.1.007-76):

1-ый - вещества чрезвычайно опасные и токсичные;

2-й - вещества высоко опасные и высокотоксичные;

3-й - вещества умеренно опасные и токсичные;

4-й - вещества малоопасные и малотоксичные.

Классы токсичности и опасности ВВ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в таблице…

Объемы образования ОБР и БШ зависят от многих факторов и нигде не регламентируются, но есть методики расчета объемов ОБР и БШ, в т.ч. и при ликвидации осложнений и аварий, в соответствие с которыми может быть сделан расчет при составлении рабочих проектов на строительство скважин.

Иногда для расчетов используется «удельный норматив», т.е. объем отходов, образующихся при бурении 1м скважины. Такие удельные нормативы устанавливаются статистически для каждого региона. Например, для Западно-Сибирского региона удельный объем образования БСВ, ОБР и БШ при бурении скважин, соответственно, составляет 0.24; 0.2 и 0.18м3/1м проходки.

Суммарные объемы отходов бурения по видам (на предприятиях нефтегазодобывающей промышленности), тыс.м3

Год	Виды отходов	Всего
	БСВ	ОБР	БШ
1986	8452.9	7044.1	6339.7	21836.7
1990	10433.0	8561.7	7799.9	26794.7
Удельный объем (на 1м проходки)	39% (0.24)	32% (0.2)	28% (0.18)	100%

Ежегодно в отрасли образуется свыше 25 млн. м3 отходов. Такие объемы отходов с учетом их высокой загрязненности и предопределяют техногенез процессов строительства скважин.

Объемы загрязнения природной среды определяются, в первую очередь, надежностью мест локализации отходов бурения, в частности, принятой в настоящее время технологии земляных котлованов для сбора и хранения отходов бурения. Такие амбары подлежат ликвидации после окончания строительства скважин. Однако и технология их ликвидации несовершенна, поэтому ША являются основными источниками загрязнения природной среды при бурении скважин.

Основными путями проникновения отходов бурения в объекты гидро- и литосферы являются фильтрация в почвогрунты и утечки при нарушении обваловок и стенок амбаров, а также при паводках, в период дождей и интенсивного таяния снегов (смотри схему).

Проблема ликвидации шламовых амбаров еще далека от своего решения. В целом по отрасли ежегодно неликвидированными остается до 16.3% амбаров. При этом из-за несвоевременного возврата земель наносится урон сельскому хозяйству, сами буровые предприятия несут экономические потери из-за выплаты компенсации (штрафов) основному землепользователю.

Расчеты показали, что из-за несвоевременной ликвидации шламовых амбаров в объекты окружающей среды ежегодно попадает до 6.5% их содержимого. При этом средний объем составляет 127м3 для ША вместимостью 2000 м3. С этими отходами в природную среду поступает до 10% от использованных в буровых растворах материалов и химреагентов. При этом природе наносится колоссальный ущерб. Таким образом, основной загрязняющий фактор - отходы бурения, главный источник - шламовый амбар.

Следует учесть то, что Западная Сибирь, как впрочем и большая часть территории России, относится к районам с неблагоприятными почвенно-ландшафтными и природно-климатическими условиями с позиций самоочищающей способности природной среды.

Под самоочищающей способностью ПС понимают процессы, сопровождающиеся окислением (трансформацией) ЗВ, их разложением или распадом, а также нейтрализацией и биологическим превращением в другие, экологически чистые формы.

Можно отметить, что под влиянием только западно-сибирского нефтегазового комплекса находится около 10 тыс. водных объектов, среди которых явно преобладают мелкие озера, ручьи, реки, болота. Самоочищающая способность малых водотоков, особенно при низких температурах (5-6С), когда процессы биохимического окисления практически прекращаются, а скорость химических реакций резко замедляется, крайне низка, поэтому продолжительность их «самоочистки» от ЗВ составляет от 3-5 до 10-12 лет.

5.2 Характер загрязнения природной среды

Основными загрязнителями БСВ являются взвешенные вещества, нефть и нефтепродукты (НП), органические вещества, растворимые минеральные соли, а также различные примеси. Количественное соотношение между минеральными и органическими загрязнителями БСВ может изменяться в широких пределах. Оно зависит от: специфики обработки буровых растворов, системы водопотребления и др.

ЗВ ОБР определяются: применяемыми хим. реагентами и материалами, а также составом разбуриваемых пород. Эти отходы сильно загрязнены нефтью, содержат в своем составе значительное количество органики и минеральных солей, в т.ч. токсичных для водоемов, почвогрунтов и почвенно-растительного покрова.

Загрязняющие свойства БШ обусловлены минералогическим составом выбуренной породы и остающимися в ней остатками бурового раствора. Анализ состава и физико-химических свойств шлама показывает, что поверхность частиц шлама адсорбирует химреагенты из буровых растворов. За счет этого он проявляет загрязняющие свойства: в его составе имеется значительное содержание нефти и НП, опасной для объектов природной среды органики, растворимых минеральных солей.

Таким образом, отходы бурения представляют опасность для объектов природной среды.

В настоящее время характер и последствия загрязнения объектов природной среды при бурении скважин мало исследованы. Поэтому пока невозможно дать однозначную характеристику процессам, протекающим в природной среде вследствие ее загрязнения при бурении и оценить последствия этого негативного воздействия.

Но можно обобщить и систематизировать данные о характере и последствиях загрязнения ПС при бурении.

Если учесть, что все используемые при бурении материалы и химреагенты в конечном итоге уходят в отходы, то можно рассчитать, что в среднем на 1м3 отходов приходится до 68 кг загрязняющей органики, не считая нефти и НП и загрязнителей минеральной природы.



5.3 Влияние отходов на водные объекты

Установлено, что безвредная для рыб и беспозвоночных концентрация ОБР в условиях Каспийского моря составляет не более 12.1мг/л при содержании механических примесей до 1000 мг/л. в то же время показано, что концентрация ОБР в воде, превышающая 7мг/л, уже на седьмой день приводит к торможению развития икринок рыб, нормальное же их развитие возможно при разведении промывочной жидкости водой в 26 тыс. раз.

Наиболее опасны для рыб: баритовый утяжелитель; известь, каустич. сода, бихромат калия и др.

Особое внимание уделяется нефтяному загрязнению водоемов. По расчетам некоторых авторов, в водные объекты может поступать до 30% нефти, теряемой при строительстве скважины. Как закономерность, следует отметить повышенное содержание нефти и НП в реках основных районов бурения. Особенно это характерно для заболоченных местностей. Между объемами буровых работ и уровнем загрязненности объектов нефтью и НП имеется определенная взаимосвязь.

Так, точно известно, что в 1985г на объектах буровых работ только Главтюменьнефтегаза использовано 35 тыс.т. хим. реагентов, из которых более 90% попало на поверхность водосборов, реки и озера. Очевидно, что такие сбросы ВВ в ОС вполне способны вызвать в ней необратимые экологические сдвиги. Так, из 47 видов ценных промысловых рыб, обитавших в Обском бассейне до начала освоения Западной Сибири (1964г.), к настоящему времени сохранился лишь 21.

5.4 Влияние отходов на почву

При этом следует рассматривать вопросы агроэкологической оценки загрязняющего влияния ОБР, БСВ, Ш и отдельных химреагентов.

Что касается воздействия ОБР на почву, то известно, что они снижают ее микробиологическую деятельность в 8-29 раз.

Изучение последствий загрязнения наземного растительного покрова отходами бурения показало, что:

1)на всех пораженных участках наблюдаются лишь незначительное восстановление растительного покрова. Даже по истечении 15 лет растительность восстанавливается менее чем на половину;

2)во всех случаях срезу после разлива отходов бурения, особенно содержащих нефть, растительный покров практически полностью уничтожается. Основной причиной гибели растений являются вытеснение кислорода из почвы.

Процесс загрязнения почвогрунтов отходами бурения разделяется на 3 стадии:

1.Характеризуется образованием поверхностного ареала загрязнения и незначительным проникновением компонентов отходов в грунтовую среду;

2.Происходит вертикальная инфильтрация жидких компонентов;

3.Характеризуется боковой миграцией загрязнителей.

В условиях Крайнего Севера разлив промывочной жидкости на снеге и грунте интенсивно поглощает солнечные лучи, вызывая последующее таяние снега и подземных льдов. Эти процессы ведут к образованию просадок, провалов, склоновых оползней. Все это вызывает нарушение экологического равновесия, т.к. ландшафты разрушаются, а иногда утрачивают, полностью или частично, и биологическую продуктивность, т.к. гибнет растительность и животный мир. Отсутствие растительности, в свою очередь, ведет к расчленению рельефа, заболачиванию территории.

Характер загрязнения почвогрунтов на 2 и 3 стадиях определяются проницаемостью грунта. При высокой проницаемости боковая фильтрация происходит лишь вблизи зеркала грунтовых вод. В менее проницаемой среде боковая фильтрация значительна и у дневной поверхности.

Отходы бурения отрицательно влияют на фракционный состав и агрохимические показатели почв. Причина этого в высокой минерализации и щелочности бурового раствора: рН=9.5; содержание твердой фазы (глина) - 68.9%; содержание воды - 27.84%; содержание нефти - 3.26%. Солевой компонентный состав: Cl- - 4899мг/л; HCO- 3 - 1830; SO4 2- - 5450; Ca2+ - 50; Mg2+ - 60.8; Na+ - 6648мг/л.

Жидкие буровые отходы, попадая в почву, плохо смешиваются с ней, образуя крупные глинистые комки, обладающие большой вязкостью и липкостью. При высыхании они не разушаются, а агрономическая ценность почвы ухудшается.

В местах скопления буровых растворов происходит увеличение плотности почв от 1.12 до 1.5 г/см3, что является неблагоприятным фактором для развития растений.

Попадание буровых растворов в почву увеличивает их щелочность: рН водной вытяжки - 6.8-7.048.35-8.37, а это угнетает растения.

Высокая минерализация буровых растворов приводит к резкому увеличению засоленности почвы, что ведет к полной гибели растений. Резко возрастает количество токсичного для растений хлора, натрия.

Таким образом, отходы бурения крайне негативно влияют на почву и растения.

При попадании на почву нефти тяжелые фракции проникают на незначительную глубину и задерживаются верхними слоями грунта. Более легкие фракции проникают на большую глубину. Следовательно, загрязнение происходит главным образом легкими фракциями. На сильнозагрязненном участке глубина проникновения нефти может достигать 90 см и более. Однако, через некоторое время площадь загрязнения может уменьшиться в случае частичного смыва нефти дождями и разложения почвенной микрофлорой.

По мере продвижения нефти вниз уровень ее содержания (насыщения) в грунте снижается.

Ниже определенного уровня, называемого остаточным насыщением, и составляющего 10-12%, нефть перестает мигрировать и становится неподвижной.

Под действием капиллярных сил нефтяное загрязнение расширяется (боковое распространение). Это приводит к расширению площади распространения нефти под действием капиллярных сил и уменьшает насыщенность почв нефтью. Если новых поступлений нефти в грунт нет, то может быть достигнута остаточная насыщенность и дальнейшая миграция прекратится. Пески и гравийный грунт, обладающие значительными проницаемостью и пористостью, весьма благоприятны для миграции нефти, а глины и илы ограничивают расстояния, на которые она может перемещаться.

Размеры вертикальной и горизонтальной миграции можно прогнозировать.

Миграция нефтяного загрязнения зависит от сорбционной способности грунтов. В общем случае грунты могут сорбировать меньшее количество нефти, чем воды. Чем выше насыщенность грунтов водой, тем ниже их способность сорбировать нефть.

Скорость изменения содержания нефти в почве неравномерна. Основная масса теряется в первые 3 месяца после попадания в почву, в дальнейшем процесс замедляется. Часть нефти механически уносится водой за пределы участков загрязнения и рассеивается на путях движения воды потоков. При этом загрязняются грунтовые воды.

Остаточная нефть подвергается микробиологическому разложению. Незначительная часть нефти минерализуется, другая превращается в нерастворимые продукты метаболизма.

В настоящее время проводятся опытные работы по обезвреживанию отработанных буровых растворов и шлама физико-химическими и термическими методами. При окислении перекисью водорода с добавкой калия токсичность буровых отходов уменьшается в 20 раз, а при введении растворов полимера и электролита на поверхности частиц образуется непроницаемая пленка, снижающая токсичность шлама в 80-100 раз. Термическая обработка при температуре 500-600 оС позволяет практически полностью обезвредить отработанные буровые растворы и шламы (А.И. Булатов, В.А. Шишов, 1980г.).

Значительное количество токсичных элементов поступает в биосферу при выбросах подземных минерализованных вод. Для свойственного глубоким горизонтам многих нефтегазоносных регионов химического состава рассолов только одной аварийной скважиной с расходом всего 1,0 л/с в течение года могут быть вынесены на поверхность около 300 т хлора, 100 кг иода, 1,5 т брома и другие химические соединения. Сброс в водоем единицы объема такой воды делает 40-60 объемов чистой воды непригодными для употребления.

При поисково-разведочном бурении на нефть должны проводиться гидрогеологические исследования с целью предотвращения нарушения геологической среды. Они включают изучение зоны активного водообмена, периодическую гидрохимическую съемку грунтовых вод для выявления фоновых содержаний загрязняющих веществ и обнаружения техногенных гидродинамических и газогидрохимических аномалий. Интерпретация полученных результатов выполняется с учетом материалов государственной гидрогеологической съемки в масштабе 1:200 000 .

Разведка и бурение на нефть на Крайнем Севере сопровождается нарушанием теплофизического равновесия в условиях многолетней мерзлоты и проявлением эрозионных процессов на поверхности земли.

Строительство скважн в районах многолетней мерзлоты приводит к развитию термокарста и просадкам, что вызывает нарушение природных ландшафтов. Известны случаи аварий из-за протаивания мерзлых пород в прискважинной зоне под действием тепла в процессе бурения. В результате разрушения многолетнемерзлых пород может начаться интенсивное фонтанирование нефти и газа через устье или по заколонному пространству. Возможно также образование приустьевых кратеров, размеры которых в поперечнике достигают 250 м.



6. СТРОИТЕЛЬСТВО

При нефтегазовом строительстве основной экологический ущерб наносится верхним приземным слоям литосферы и наземным биогеоценозам. Структурные элементы литосферы ( почвы, грунты, грунтовые воды, растительные и животные сообщества) подвергаются физико-механическим воздействиям транспорта и строительной техники, размещаемых временных и постоянных объектов, загрязнениям (физическим, химическим, в том числе органическим и биологическим) .

В процессе строительства происходит разрушение почв и утрата ими плодородия. Даже возвращение по окончании строительства ранен снятого плодородного слоя снижает плодородие почв в 2-3 раза из-за структурных нарушений, перемешивания части почв с подстилающими ее грунтами. На восстановление плодородия пашни в благоприятных природно-климатических условиях потребуется 3-5 лет. Если работы по рекультивации своевременно не проводятся, то негативные последствия усугубляет водная и ветровая эрозия.

При сооружении магистрального трубопровода на каждые 100км трассы нарушается в среднем 500 га земельных угодий, при прокладке дорог - не менее 250 га, да ещё под карьеры отводится не менее 100 га.

Основной экологический ущерб при трубопроводном строительстве наносится природной среде в период подготовительных работ по расчистке и планировке трассы, а также при вывозке на трассу труб, пригрузов и других материалов. К основным видам неблагоприятных воздействий на окружающую среду при подготовительных работах относятся:

уничтожение или нарушения разной степени почвенно-растительных покровов;

возникновение пожаров;

загрязнение и замутнение водоёмов, нарушение естественного стока, заводнение и подтопление территорий, ведущее к заболачиванию и водной эрозии;

загрязнение почв и земель нефтепродуктами, строительными материалами и отходами, бытовыми стоками и твердыми отходами.

Основными источниками загрязнения почв в нефтегазовом строительстве являются нефтепродукты (ГСМ), проливаемые на землю при заправках или ремонте техники, промышленные и бытовые стоки, еше нередко сбрасываемые на стройплощадках и базах на рельеф, а также отходы стройматериалов и твердые бытовые отходы.

Большой ущерб наносится при нефтегазовом строительстве биосфере. При прокладке трубопроводов вырубаются леса в полосе отвода, на многие годы уничтожаются внедорожными разъездами пастбища. Распугиваются и уничтожаются браконьерами птицы и звери. Из-за многочисленных случаев нарушения гидрологического режима малых рек, разрушения берегов больших рек и водоемов при прокладке подводных переходов, загрязнения их нефтепродуктами рыба уходит с мест нерестилищ и гибнет.

Основными источниками загрязнения атмосферы в строительном комплексе являются автотранспорт и предприятия стройиндустрии (заводы железобетонных изделий, кирпичные и механические заводы, деревообрабатывающие предприятия, котельные на жидком, твердом и газообразном топливе).

Загрязняющими веществами являются производственная пыль, углеводороды, аэрозоли, окислы азота, серы, углерода и др.

В сточных водах указанных предприятий загрязняющими веществами являются взвешенные вещества, нефтепродукты.

Большие объёмы водных ресурсов используются при проведении гидравлических испытаний нефтегазопроводов. Вода после испытаний, сильно загрязнённая грунтом, продуктами коррозии, окалиной, огарками электродов, сбрасывается в водоёмы или по рельефу в овраги и может принести ущерб окружающей среде, размывая грунт, заводняя местность и загрязняя водоёмы.

Экологический ущерб, наносимый окружающей среде в процессе строительства, не ограничивается загрязнением воздуха, воды, почв, уничтожением флоры и фауны. В ряде случаев рост нагрузок на грунты (статических, динамических, термодинамических) приводит к нежелательным явлениям и процессам - просадкам, оползням, заводнению, что угрожает устойчивости возводимого объекта и нарушает равновесие в геотехнической системе. Особенно опасны эти нарушения при строительстве на многолетнемёрзлых грунтах, где самые незначительные нарушения поверхностного термоизолирующего слоя почвы приврдят к образованию карстовых воронок, овражной эрозии и другим не менее опасным для природы и объекта последствиям.

При потреблении природных ресурсов - сырья для стройматериалов, нарушаются сложившиеся формы рельефа поверхности, почвенный покров и структура почв. Следствием таких нарушений является изменение гидрологического и геокриологического режимов.



7. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

Основными источниками загрязнения на нефтепромыслах являются эксплуатационные и нагнетательные скважины, кустовые насосные станции поддержания пластового давления.

Сегодня большое внимание уделяется повышению нефтеотдачи коллекторов. Основным методом интенсификации является заводнение, с помощью которого в нашей стране добывается свыше 85% нефти. При поддержании пластового давления (ППД) возрастают темпы отбора УВ и сокращаются сроки разработки месторождения. Одновременно решается вопрос оборотного водоснабжения в процессе добычи нефти.

Наиболее рационально с экологических позиций применение промысловых сточных вод, позволяющее осуществить замкнутый цикл оборотного водоснабжения по схеме нагнетательная скважина - пласт - добывающая скважина - блок водоподготовки -система ППД. Использование сточных вод с целью ППД позволяет уменьшить капитальные затраты на строительство водозаборных сооружений, сократить расходы на бурение поглощающих скважин, утилизировать все нефтепромысловые воды с целью охраны окружающей среды. В результате достигается не только экологический, но и экономический эффект.

Сравнительно недавно в практику промысловых работ стали внедряться физические, физико-химические и химические методы интенсификации добычи нефти. Эффективность применения различных методов иллюстрируется табл. 2.

Назначение применяемых методов заключается в повышении проницаемости призабойной зоны скважины и увеличении нефтеотдачи продуктивного пласта.

Опытно-промышленные испытания на различных объектах позволили повысить годовые темпы отбора нефти в 3-6 раз. Наибольший эффект достигается при использовании тепловых методов воздействия и при закачке газа. Положительные результаты дало применение химических реагентов различного состава.

Перечисленные методы увеличения нефтеотдачи можно использовать в сочетании с отработанными на практике методами ППД. Например, закачка в пласт кислотных и щелочных растворов, углекислоты, ПАВ применяется при законтурном и внутриконтурном заводнении.

Таблица 2

Сравнительная оценка методов интенсификации добычи нефти по данным ВНИИнефти (СССР) и Института нефти (Франция)

Метод	Способ воздействия на пласт	Увеличение нефтеотдачи, %
		ВНИИнефть	Институт нефти
Физический	Внутрипластовое горение	15-25	20-40
	Закачка пара	15-25	20-40
Физико-химический	Углекислый газ	5-10	20-30
	Попутный газ	5-10	10-20
Химический	ПАВ	2-5	10-20
	Полимерные растворы	2-8	5-10
	Кислоты	3-7	-
	Щелочи	2-8	-
	Мицеллярные растворы	8-15	15-35

В последние годы получили развитие микробиологические процессы воздействия на продуктивные пласты. Испытываются методы увеличения нефтеотдачи с помощью ультразвука и вибрации. Апробация различных вариантов перечисленных методов показала перспективность их применения при добыче нефти. Уровень научного обоснования и масштабности применения каждого из методов варьирует в широком диапазоне. Для всех используемых методов необходимо учитывать геологические особенности месторождения, этапность его разработки, технологические и технические параметры ведения эксплуатации. Выбор оптимальной модели работ на конкретном месторождении проводится с учетом данных математического моделирования и результатов физико-химических расчетов.

8. ОБЪЕКТЫ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

Загрязнение почвы и воды может происходить и при сборе, подготовке, транспорте и хранении нефти, газа и воды.

Однотрубная герметизированная система сбора имеет несомненные преимущества с точки зрения охраны окружающей среды.

Применение герметизированных однотрубных систем сбора продукции скважин и блочного оборудования позволяет все процессы, связанные с выделением газа из нефти, подготовкой нефти, газа и воды, сосредоточить на установках, расположенных в одном центральном пункте.

Система сбора нефти на промыслах является источником загрязнения водных ресурсов и почвы. Это обусловлено: а) большой протяженностью трубопроводной сети, которая достигает 100 км для среднего промысла; б) невозможностью практически предугадать место порыва коллекторов; в) невозможностью обнаружить мгновенно порывы коллекторов, особенно небольшие. В итоге объемы разлитой нефти, как правило, превышают объем остальных загрязнений.

Внедрение герметизированных систем сбора и транспорта нефти, хотя в значительной степени и снижает вероятность коррозии оборудования и коммуникаций, однако при подготовке нефти и воды герметизация часто нарушается вследствие коррозии, что приводит к утечке нефти и пластовых вод и загрязнению тем самым объектов окружающей среды.

Территория нефтепромыслов может загрязняться из-за неплотности в промысловых нефтепроводах и водоводах (утечки через сальники задвижек, фланцевые соединения, коррозия, эрозия, механические повреждения тела трубы и т. д.).

Исследованиями БашНИПИнефть н ВНИИСПТнефть установлено, что основная причина аварий на водоводах в районах добычи нефти -- коррозия металлов.

Работа промыслового оборудования в нефтяной промышленности происходит в крайне неблагоприятных условиях. Наряду с почвенной коррозией весьма существенное коррозионное воздействие на оборудование оказывает продукция самой скважины.

Узлы промысловой подготовки нефти (газосепарация, предварительный сброс пластовой воды, блоки обезвоживания и обессоливания) и общепромысловые резервуарные парки являются конечными пунктами сбора н транспорта нефти на промыслах. Обычно они располагаются на одной территории и объединяются в одно хозяйство. Поэтому канализация резервуарных парков и деэмульсационных установок также объединяются в общую систему.

При эксплуатации этих установок источниками загрязнения могут быть переливы и продукты, накапливающиеся в отстойной аппаратуре, резервуарах, которые составляют 0,5 - 12 г/т подготовленной нефти.

Остатки подготовки нефти, нефтяные шламы, значительно отличаются по физико-химическим свойствам от самой нефти и требуют периодического удаления из аппаратуры, что осуществляется при чистке аппаратов и сопровождается загрязнением территории.

Для интенсификации процессов разрушения эмульсии на установках подготовки нефти и даже в отдельные скважины дозируются поверхностно-активные вещества (ПАВ) -- деэмульгаторы.

Деэмульгаторы -- химические реагенты с большой поверхностной активностью--могут быть использованы при всех способах разрушения водонефтяных эмульсий: механических (отстой, фильтрация, центрифугирование), термических (подогрев, промывка горячей водой), электрических (обработка в электрическом поле постоянного или переменного тока) и т. д.

Деэмульгаторы -- основное средство разрушения эмульсий и интенсификации любого способа разрушения эмульсий. Их применение позволяет улучшить качество товарной нефти, упростить технологический процесс, сократить время отстоя, осуществить предварительный сброс основной массы воды из эмульсии и способствует более полной очистке отделившейся воды от нефти и взвешенных частиц.

При подготовке нефти используют анионоактивные и неионогенные ПАВ: блоксополимеры окиси этилена и пропилена, оксиэтилированные амины, СЖК, высшие жирные спирты и алкилфенолы (проксанол-305, проксамин-385, дисольван-4411, дипроксамин-157, и др.). Расход современных эффективных реагентов составляет 40--100 г/т.

Подачу химических реагентов на практике проводят двумя способами: в разбавленном виде и впрыском концентрированного деэмульгатора.

Основными источниками загрязнения окружающей среды при эксплуатации систем сбора и транспорта продукции скважин на нефтяных месторождениях являются следующие сооружения и объекты нефтепромыслов:

1. Устья скважин и прискважинные участки, где разлив нефти, пластовых и сточных вод происходит из-за нарушений герметичности устьевой арматуры, а также при проведении работ по освоению скважин, капитальному и профилактическому ремонту.

2. Трубопроводная система сбора и транспорта добытой жидкости из пласта и закачки сточных вод в нагнетательные скважины из-за неплотностей в оборудовании, промысловых нефтесборных и нагнетательных трубопроводах.

3. Резервуарные парки и дожимные сборные пункты, где разлив добытой жидкости происходит при спуске из резервуаров сточных вод, загрязненных осадками парафино-смолистых отложений, переливах нефти через верх резервуаров.

4. Земляные амбары, шламонакопители и специальные площадки, в которые сбрасываются осадки с резервуаров и очистных сооружений, представляющие отложения тяжелых фракций нефти, парафино-смолистых веществ и всевозможных примесей, насыщенных нефтью, нефтепродуктами и химреагентами, а также твердых минеральных примесей. В этих шламах могут содержаться до 80--85% нефти, до 50% механических примесей, до 70% минеральных солей и до 5% поверхностно-активных веществ.

8.1 Схемы водоснабжения системы заводнения нефтяных месторождений

На крупных нефтяных месторождениях обычно применяется внутриконтурное н законтурное заводнение. Поэтому в зависимости от системы разработки нефтяного месторождения определяется схема расположения нагнетательных скважин, магистральных водопроводов и размещение кустовых насосных станций по площади месторождения.

В зависимости от площади нефтяного месторождения и коллекторских свойств продуктивного пласта определяется количество нагнетательных скважин, что, в свою очередь, обусловливает количество кустовых насосных станций. Из практики осуществления схем заводнения нефтяных месторождений можно принять 10--15 нагнетательных скважин на одну кустовую насосную станцию. Большое количество нагнетательных скважин, подключаемых к одной кустовой насосной станциии, приводит к нерациональному удлинению разводящих водоводов, что ведет к необходимости применения водоводов большего диаметра, особенно при высокой приемистости скважин. При большой площади заводняемого нефтяного месторождения желательно рассредоточить водозаборные сооружения в нескольких местах. Так, например, на Туймазинском нефтяном месторождении Башкирии водозаборные сооружения расположены в четырех местах, что позволило снизить количество дожимных и насосных станций II и III подъема, а также для магистральных водоводов применять трубы меньшего диаметра (200--300 мм) и уменьшить длину магистральных водоводов.

Большое влияние на схему водоснабжения оказывает принятый источник водоснабжения: его характер, мощность, качество воды в нем, удаленность его от нефтяного месторождения и т. д.

При использовании воды открытых русел водоемов применяются водоприемники различных типов и конструкций, представляющие собой иногда весьма сложные гидротехнические сооружения. При использовании подрусловых вод водоприемные сооружения выполняются в виде подрусловых скважин (артезианских) и водосборных галерей.

Сопоставление качества воды источника и требований, предъявляемых к ней, определяет необходимость очистки, а также степень и технологию очистки. Вода открытых водоемов, особенно рек, в большинстве случаев содержит значительное количество примесей. Поэтому во многих случаях появляется необходимость предварительной очистки речных вод до определенной степени, т. е. строительство очистных сооружений. При отсутствии необходимости очистки воды схема водоснабжения значительно упрощается.

Образующиеся сточные воды нефтепромыслов практически полностью используются или должны использоваться повторно в процессах нефтедобычи. Отрасль не относится к производству, технологические процессы которого обязательно должны приводить к загрязнению окружающей среды. Если и допускается загрязнение окружающей среды, то оно является результатом аварий, нарушения технологической дисциплины и правил охраны окружающей среды.

Нефтепромысловые сточные воды в зависимости от химического состава обладают различной агрессивностью по отношению к металлу, бетону и др. материалам. Основными коррозионными агентами сточной воды являются растворенные соли различного состава, кислород, сероводород и др. Скорость коррозии труб и оборудования изменяется в широких пределах. Стальные трубопроводы для сточных вод с высокой температурой (до 70о С), содержащих более 100 мг/л сероводорода, выходят из строя через один-два года. Коррозия приводит к сквозным поражениям труб. Причем наиболее интенсивному разрушению подвергаются сварные швы.

По данным БашНИПИнефть, ВНИИСПТ и других, содержание кислорода оказывает одно из основных влияний на коррозионную агрессивность вод. Например, при наличии 1 мг/л кислорода в месте водоподготовки при работе КНС с буферным резервуаром на расстоянии около 10 км от места содержание кислорода возрастает до 5 мг/л, в то же время на соседней КНС, работающей с того же водовода, но без буферного резервуара, количество О2 составляет 0,5 мг/л. Соответственно изменяется и величина порывов от 0,5--0,1 на км при давлении 100 атм КНС до 1,5--1 на км при давлении 60 атм (КНС-З).