Методика оценки экологического риска при освоении нефтяных месторождений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность темы. Исследования по прогнозной оценке территорий, подверженных негативным воздействиям опасных природных и техноприродных процессов (ОПТП), с использованием количественных показателей опасности и риска стали впервые проводиться в различных странах мира, в том числе и бывшем СССР, с конца 60-х годов ХХ века. Одним из первых, кто использовал термин «риск» к ОПТП был известный американский сейсмолог К.А. Корнелл (Cornell, 1968). Аналогичный вероятностный показатель сейсмической опасности, названный «сотрясаемостью», и соответствующий метод его оценки был разработан и опубликован 3 годами раньше Ю.В. Ризниченко (1965).

Современное понимание природного (экологического) риска как возможных потерь от опасности определенного генезиса было заложено, по всей видимости, в 70-х годах группой сейсмологов из Института физики Земли АН СССР, под руководством академика В.И. Кейлис-Борока.

Примеры количественной оценки обуславливаемых природными опасностями рисков и соответствующих карт были исключительно редки вплоть до 1993 г. Они отражали в основном такие процессы, как наводнения и снежные лавины, для которых обычно имеются представительные ряды наблюдений (Petak, Atkisson, 1982; Ayala, 1990; Андреев и др., 1992).

Важным по значимости событием в современной истории анализа природных рисков в России стала организация и проведение, начиная с 1991 г. комплексных научных исследований природных рисков по ГНТП «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф» (руководитель работ природного блока программы академик РАН В.И. Осипов), а также Всероссийских конференций «Оценка и управление природными рисками» под руководством В.И. Осипова и А.Л. Рагозина с периодичностью один раз в три года.

За последние 20 лет широкое распространение получила количественная оценка величины экологического и техногенного риска при освоении месторождений в Северном море (MIRA - Multi-Criteria Integrated Resource Assessment; EIF - Environmental Impact Factor и др.).

В последние годы арктический шельф России привлекает к себе пристальное внимание благодаря открытым здесь нефтяным и газовым месторождениям. Ресурсы углеводородного сырья Арктического шельфа являются важнейшей составляющей сырьевой базы топливно-энергетического комплекса страны. Их разработка имеет стратегическое значение и играет исключительную роль в экономике страны и прибрежных субъектов Российской Федерации.

В юго-восточной части Баренцева моря (Печорское море) выявлен новый, преимущественно нефтеносный район. Разведанные запасы и ресурсы углеводородов позволяют сформировать на Печорском шельфе новый нефтедобывающий район. Территория шельфа Печорского моря, а также прибрежная зона являются очень уязвимыми природными средами. Освоение этих территорий должно сопровождаться соответствующей, комплексной оценкой экологического риска (геоэкологического - по терминологии ряда исследователей (Самсонов, 2008 и др.)), как одного из самых важных показателей возможного ущерба природной среде. Общепринятого понятия экологического риска (ЭР) в настоящее время нет; во многих опубликованных исследованиях под экологическим риском понимается вероятность и масштаб возможного изменения экологической ситуации, вызванного негативным воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера (Оценка и управление…, 2000, 2003, 2006).

Учет природных и техногенных факторов экологического риска (ФЭР), помимо сохранения окружающей среды (ОС), имеет и экономическую основу. Чем сложнее природные условия и выше уязвимость экосистем, тем выше капитальные затраты и эксплуатационные расходы на обеспечение инженерной безопасности и природоохранные мероприятия, а за счет комплексной оценки и грамотного управления ЭР, можно существенно сократить стоимость проекта.

Поскольку опыт нефтегазового освоения западной части Российского арктического шельфа практически отсутствует, то становится актуальным исследование факторов ЭР при освоении месторождений углеводородов прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря.

Цель и задачи работы. Целью данной работы является исследование факторов и разработка методики оценки экологического риска при освоении нефтяных месторождений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря.

Для реализации этой цели, в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:

· анализ возможного взаимного воздействия компонентов ОС прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря и объектов нефтяного освоения;

· исследование и классификацию основных факторов экологического риска (ФЭР), влияющих на оценку величины ЭР при освоении нефтяных месторождений, и разработку показателей их оценки;

· разработку технологии учета ФЭР природного и техногенного характера;

· районирование территории с целью сокращения возможного ущерба ОС и снижения стоимости проектирования, строительства и эксплуатации объектов нефтегазового комплекса.

Научная новизна исследований:

1) Выделены и систематизированы основные факторы экологического риска, влияющие на оценку величины ЭР при освоении нефтяных месторождений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря.

2) Предложена система критериев и показателей, дающая возможность получить количественные интегральные оценки ФЭР.

3) Разработана методика комплексной оценки ЭР, с использованием экспертного метода анализа ФЭР.

4) Проведено зонирование рассматриваемой территории по интегральной оценке ФЭР.

Практическая значимость. Разработана методика оценки величины экологического риска на основании экспертных методов анализа факторов экологического риска. Дана интегральная оценка возможного воздействия на компоненты ОС объектов нефтяного комплекса при освоении прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря. Проведено зонирование указанной слабоизученной территории по величине экологического риска.

Результаты работы могут быть использованы в процессе разработки проектной документации для освоения нефтяных и газовых месторождений, предприятиями нефтегазового сектора, начинающими освоение углеводородных ресурсов западной части Арктического шельфа России.

Положения, выносимые на защиту.

1. Классификация факторов экологического риска и показателей их оценки при освоении нефтяных месторождений прибрежно-шельфовой части Печорского моря на основе шкал баллов, и предложенное зонирование исследуемой территории дают возможность ранжировать влияющие факторы по степени возможного воздействия на окружающую среду.

2. Методика количественной оценки факторов экологического риска с применением многоуровневого экспертного анализа природных и техногенных факторов воздействия позволяет балльные оценки осуществлять с учетом весовых коэффициентов и приводить множество факторов экологического риска в 5-балльную систему оценки с использованием универсальной шкалы соответствия.

3. Выполненное впервые районирование территории прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря на основе комплексного анализа факторов экологического риска может быть использовано при разработке документации для освоения месторождений предприятиями нефтегазового сектора, начинающими освоение углеводородных ресурсов западной части Арктического шельфа России.

Личный вклад автора и методы исследований. К основной идее диссертационной работы - использование количественных методов оценки величины ЭР при освоении месторождений углеводородов прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря, автор пришел, участвуя в НИР АГТУ «Методы и экологически безопасные технологии освоения нефтегазовых месторождений Европейского Севера России», работе по гранту РФФИ 05-05-97518 «Экологические проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Архангельской области», а также в совместных проектах с норвежской компанией «StatoilHydro». Основы использованного подхода, экспертные оценки влияющих факторов, изложены в более ранних работах (Айвазян и др., 1989; Саати, Кернс, 1991; Ременников, 2000; Губайдуллин, 2002; Коробов, 2003; Якунин и др., 2006), но его адаптация применительно к данной проблеме и территории выполнена впервые непосредственно автором. Методы исследований заключались в использовании широкого комплекса средств, включающего анализ и обобщение фондовых и литературных источников, аналитическую и статистическую обработку данных, математическое моделирование и графическую интерпретацию результатов, с использованием различных электронных приложений. Также автором выделены наиболее значимые влияющие ФЭР, разработаны критерии и показатели их оценки, усовершенствованы процедуры расчета балльных оценок и проведения экспертных опросов. Как практический результат, автором разработана карта распределения величины ЭР исследуемого участка прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря, которая является инструментом для первичной оценки величины ЭР при предстоящей разработке нефтяных месторождений.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались: на секции «Проблемы освоения нефтегазовых месторождений Европейского Севера России» научно-технической конференции в АГТУ (2006-2008); на международной молодежной конференции «Экология 2007» (Архангельск, 2007), II-Междунар. научно-техн. конфер. «Освоение ресурсов нефти и газа российского шельфа: Арктика и дальний Восток» (Москва, ВНИИГАЗ, 2008), во время стажировок в Норвегии по совместной программе АГТУ и «StatoilHydro»: научный центр в г. Поршгрюн (2006), институт «AkvaplanNiva» Тромсе (2007), научный центр в г. Тронхейм (2008).

По теме диссертации опубликовано 8 работ, в т.ч. 1 статья в журнале из перечня изданий, рекомендованных ВАК.

1. Природные условия прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря

экологический риск углеводородный арктический шельф

Юго-восточная часть Баренцева моря (Печорское море) по всем компонентам природной среды существенно отличается от остальной акватории Баренцева моря. К главным особенностям территории относятся: большая изрезанность береговой черты, наличие многочисленных заливов, проливов, островов и банок; суровые ледовые условия; ярко выраженный приливной характер движения вод; короткое лето и продолжительная зима; ослабление отепляющего влияния североатлантических вод на гидрометеорологический режим; большое влияние стока Печоры на гидрологический режим и динамику вод; относительная бедность видового состава растительного и животного мира. Юго-восточная часть Баренцева моря отличается высокой динамикой наносов, обусловленной сильными течениями, частыми штормами и ледовой экзарацией дна и берегов.

Исследуемая территория расположена в пределах Тимано-Печорской страны. Выделяются тундровая и лесотундровая зоны (Атлас Архангельской области, 1976).

Наиболее сложными по строению являются ландшафты, в состав которых входит до 14 разных подтипов местностей. Ландшафты молодых террас являются менее дифференцированными. Наибольшее распространение в них получил один тип местности - озерно-болотный. Ландшафты различаются между собой набором местностей, а соответственно, и урочищ. Для некоторых ландшафтов морских равнин характерно преобладание эрозионных форм рельефа, в меньшей степени холмистых, приуроченных чаще всего к центральным частям водоразделов или понижений. Среди эрозионных местностей преобладают расчлененные и крупно-холмистые заболоченные подтипы, для которых характерно наличие мощных торфяников. Ландшафты молодых морских и озерно-аллювиальных террас характеризуются преобладанием озерно-болотных местностей (Юдахин Ф.Н. и др., 2002).

На акватории Баренцева моря к настоящему времени открыто 11 месторождений нефти и газа, из них одно уникальное (Штокмановское), семь крупных (Ледовое, Лудловское, Мурманское, Долгинское, Приразломное, Медынское-море и Северо-Гуляевское), два средних (Поморское и Северо-Кильдинское) и одно мелкое - Варандей-море. Среди перечисленных месторождений - четыре газовых, два газоконденсатных, четыре нефтяных и одно газонефтяное (рис. 1). При проведении нефтеразведочных работ, разработке и эксплуатации нефтяных месторождений значительному воздействию подвергается самая верхняя часть литосферы (рис. 2). Образования четвертичного возраста (Q) развиты повсеместно и залегают почти сплошным покровом, который при средней мощности от 100 до 150 м, местами увеличивается до 200-250 м. В южном направлении его мощность уменьшается. Отложения четвертичного возраста представлены двумя отделами (надразделами) - плейстоценом и голоценом. В составе плейстоцена выделяются образования эоплейстоцена и неоплейстоцена. Ледниковые и ледниково-морские отложения эоплейстоцена слагают основания главных водоразделов и представлены мощными ритмично-слоистыми толщами суглинков, алевролитов, глин и песков.

В строении разреза снизу вверх нашла полное отражение закономерная смена фаз крупной морской трансгрессии: мелководные галечники, пески, алевриты; глубоководные глины, суглинки; вновь мелководные пески, галечники регрессивного этапа развития трансгрессии. Пески и галечники трансгрессивной фазы волнисто- и косослоистые, содержат редкие остатки фауны морских моллюсков, фораминифер, свидетельствующие о накоплении вмещающих их отложений на дне арктического шельфа на глубинах порядка от 100 до 150 м. Глины и суглинки слабо сортированы. В них присутствуют включения гравия, гальки и валунов - результат влияния на осадочный процесс плавучих льдов, переносящих обломочный материал (Юдахин, Губайдуллин, Коробов, 2002). Вверх по разрезу толща относительно глубоководных осадков глинисто-суглинистого состава переходит в толщу мелководных преимущественно крупнозернистых отложений в виде косослоистых среднезернистых песков, гравелитов и галечников.

Рис. 1 Месторождения углеводородов прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря

В пределах рассматриваемой территории неоплейстоцен представлен средним и верхним звеньями.

В позднем плейстоцене море окончательно покинуло территорию Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Во многих случаях произвести расчленение верхнеплейстоценовых и голоценовых отложений невозможно. Это относится в первую очередь к приповерхностным озерно-болотным накоплениям. В нижней части они представлены оторфованными суглинками, а в верхней - торфяниками. К этому комплексу относятся также элювиально-делювиальные образования, покрывающие плоские поверхности водоразделов и верхние части пологих склонов, современные отложения пляжа, кос, молодых низких баров, отложения поймы и надпойменной террасы. Рассматриваемая территория располагается преимущественно в пределах Печорской низменной равнины между Тиманом и Уралом и представляет собой местность с холмисто-грядовым рельефом. Поверхность низменности вогнута в центральной части (Хорейверская впадина, абсолютная отметка от 100 до 200 м). Долиной реки Печоры она делится на Большеземельскую и Малоземельскую тундру. Последняя на западе примыкает к восточному склону Тимана. Отметки поверхности редко превышают 100 м. Наибольшие значения абсолютных отметок приурочены к небольшим возвышенностям.

Определяющее значение в формировании геоморфологических особенностей территории осуществил новейший этап развития (N2-Q). В результате активизации тектонической деятельности, оживления разломов, продолжаются медленные прогибания, дифференцированные по амплитудам, в результате чего обосабливаются области современных относительных поднятий, приводящие к инверсии структурного плана, происходит выработка эрозионной сети и глубокое (до 100-150 м) расчленение рельефа. С конца плиоцена общие поднятия сменялись опусканиями, сопровождающимися неоднократными морскими трансгрессиями. Они сформировали серию разноуровенных (основные поверхности от 0 до 60 м, от 60 до 120 м, и от 120 до 250 м) аккумулятивных, аккумулятивно-цокольных поверхностей, сложенных породами морского, ледниково-морского, озерно-аллювиального и аллювиального генезиса. Рельеф территории в общем плане представляет собой серию ступенчатых равнин, понижающихся в северном направлении. В Печорской низменности отдельные вытянутые холмы и гряды (мусюры), а также округлые возвышенности (мыльки) объединяются в зоны относительно приподнятого рельефа. К особым типам морфоструктур следует отнести крупные впадины, выполненные озерно-аллювиальными отложениями средне- и верхнеплейстоценового возраста. Они расположены в центральных частях холмисто-увалистой ледниково-морской равнины в понижениях рельефа вне зоны позднеплейстоценовых морских трансгрессий. Рельеф впадин - плоский, выравненный, с большим количеством озер и слабоврезанной гидросетью.

Рис. 2 Геологическая карта четвертичных отложений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря (по данным А.А. Черепанова, 1994)

Баренцевоморский шельф в геологическом и геоморфологическом отношении является одним из наиболее изученных в России, что связано с высокими перспективами его нефтегазоносности. Четвертичные отложения Баренцевоморского шельфа формировались в ледниково-морских условиях при резких изменениях климата и колебаниях уровня моря (Чистяков, Макарова, Макаров, 2000).

К наиболее древним нижне-среднеплейстоценовым четвертичным отложениям, вскрытым одной из скважин, относятся плотные, алевритистые глины мощностью до 20 м с прослойками светло-палевых мелких алевритов. Содержащиеся в этих отложениях микрофауна и микрофлора характеризуются смешанным составом и многочисленными следами переотложения. К среднему плейстоцену условно относятся конечные морены, четко выраженные в рельефе дна и залегающие на поверхности древних дочетвертичных дислоцированных осадочных пород. Эти морены обычно перекрываются либо морскими и ледниково-морскими осадками, либо более молодыми ледниковыми образованиями. Последние представляют собой конечные морены, имеющие уже позднеплейстоценовый возраст; они имеют хорошую сохранность и формируют четко выраженный грядовый рельеф поверхности дна. Мощность их достигает нескольких десятков метров, а иногда превышает 100 м. Местами морены покрыты тонким (до 2-3 м) слоем голоценовых осадков.

К верхнему плейстоцену относится также толща алевритистых и песчанистых глин с отдельными маломощными прослоями песков и алевритов, формировавшаяся в ледниково-морских условиях. Комплексы холодноводных плейстоценовых фораминифер и диатомовых, а также споропыльцевые данные позволяют отнести эту толщу ко времени валдайского оледенения. Граница плейстоцена и голоцена в осадках четко фиксируется по комплексам диатомовых, спорам и пыльце. Голоценовые отложения представлены илами и глинами, наиболее алевритистыми среди четвертичных осадков.

Таким образом, имеющиеся данные позволяют предположить, что на шельфе Баренцева моря, особенно в его южной части, даже в периоды гляциоэвстатических регрессий, происходило непрерывное осадконакопление. Периодически в бассейн поступал терригенный материал ледового и айсбергового разноса. Палеоклиматические и палеоэкологические условия плейстоцена, в особенности позднего, были достаточно контрастными, что отражалось на быстрой смене микрофаунистических и флористических комплексов.

В целом, отложения четвертичного возраста являются основной депонирующей средой техногенных загрязнений, а особенности геокриологического строения верхней части разреза представляют один из решающих природных факторов при исследовании.

2. Основные объекты системы нефтегазового освоения, источники воздействия на ОС, основные виды рисков, а также дается понятие терминов ЭР и ФЭР

Сухопутные объекты системы нефтегазового освоения включают промысел в целом с основными технологическими зонами: буровой комплекс, добыча пластового флюида, подготовка нефти и попутного газа. Отдельно рассмотрена транспортировка и хранение углеводородов, так как в этой технологической зоне самая высокая вероятность разливов и пожаров. В эту технологическую зону введены: внутрипромысловые, межпромысловые и магистральные трубопроводы, резервуарные парки, промежуточные насосно-перекачивающие станции (НПС), вахтовые поселки, складские помещения и производственные базы.

Морские объекты включают те же технологические зоны, что и промыслы на суше. Основные объекты морской транспортной системы представлены подводными трубопроводами, резервуарными парками, береговыми НПС, отгрузочными терминалами, танкерным и вспомогательным флотом, плавучими нефтехранилищами.

Воздействие на ОС при освоении нефтяных месторождений происходит уже при проектировании объектов в ходе проведения инженерных изысканий. Основными источниками воздействия при этом является движение всех видов транспортных средств и базовые поселки. При строительстве объектов к этим источникам добавляются: строительные площадки, карьеры строительных материалов, системы тепло- и электроснабжения и земснаряды, используемые для прокладки подводных трубопроводов и подготовки площадок в море для расположения нефтегазодобывающих платформ, терминалов. При эксплуатации сооружений наибольший ущерб наносится вследствие аварий - разливов нефтепродуктов и пожаров.

Нефтяные месторождения относятся к категории сложных технических систем, на функционирование которых оказывают влияние природные условия, а их эксплуатация в свою очередь влияет на ОС. Для таких систем риски разделяются на следующие группы: технические, природные, экологические и экономические. Если реализация намечаемой деятельности предполагается в нескольких регионах, различающихся социальной и политической ситуацией, к ним добавляются геополитические риски.

Понятие риска многогранно и охватывает все сферы человеческой деятельности. В то же время до сих пор не выработано единого подхода в определении риска, включая геоэкологический риск. В нашей работе под экологическим риском мы понимаем математическое ожидание экологического ущерба вследствие процессов, инициированных освоением месторождений углеводородного сырья и имеющих неблагоприятные экологические последствия.

Кроме того, в последнее время некоторые авторы (Самсонов, 2008 и др.) при оценках ЭР стали применять термин геоэкологический риск, представляющий собой, по сути, экологический риск, обусловленный нарушением состояния геологической среды [1, 2]. В настоящем исследовании изучается изменение состояния ОС в связи с разработкой нефтегазовых месторождений, поэтому в рамках настоящей работы эти термины рассматриваются нами как синонимы.

Таким образом, экологический риск непосредственно связан с возникновением и характером развития природных, техноприродных или техногенных процессов (акторов), непосредственно вызывающих неблагоприятные экологические последствия. Главнейшими, наиболее вероятными и опасными подобными процессами в рассматриваемом регионе при освоении месторождений углеводородного сырья являются пожары и разливы.

Под фактором экологического риска мы подразумеваем природные и технические условия, влияющие на вероятность возникновения и степень развития процессов, имеющих неблагоприятные экологические последствия, а также на величину экологического ущерба; в силу изложенного эти условия влияют и на собственно величину экологического риска.

3. Результаты исследования основных факторов ЭР

Важной составляющей оценки ЭР, является обоснование и ранжирование факторов по значимости их воздействия на ОС.

С этой целью в работе выполнена классификация ФЭР, результаты которой приведены в таблице 1.

Все факторы объединены в группы по характеру их влияния на ОС и объекты нефтегазового комплекса. Исходя из этого выделены: природоохранные, геологические, физико-географические, техногенные, гидрометеорологические ФЭР [4].

К природоохранным ФЭР отнесены наличие охраняемых территорий разного статуса, влияющее на величину экологического ущерба при возникновении процессов, инициированных освоением месторождений углеводородного сырья и имеющих неблагоприятные экологические последствия. К ним относятся все виды ограничений, направленные на снижение негативного воздействия, на здоровье людей и компоненты природной среды, сохранение природных комплексов, растительности, животного мира и привычных условий проживания населения.

В состав геологических ФЭР включены характеристики геологической среды, существенным образом влияющие на возникновение и протекание неблагоприятных экологических процессов, на величину ущерба, а также выбор конструктивно-строительных решений.

Физико-географические ФЭР охватывают характеристики почвенно-растительного покрова, гидросферы суши и животного мира, влияющие на возникновение и протекание неблагоприятных экологических процессов и на степень возможного ущерба. Они представлены характеристиками соответствующих компонентов ландшафта суши, шельфа и берегов, которые могут повлиять на развитие процессов, инициированных освоением месторождений углеводородного сырья и имеющих неблагоприятные экологические последствия, степень возможного ущерба, а также влияющие на выбор конструктивно-строительных решений. Особое значение это имеет для транспортировки и хранения углеводородов, связанных с самой высокой вероятностью разливов и пожаров.

К гидрометеорологическим факторам отнесены характеристики климата и морской акватории, которые могут повлиять на развитие процессов, инициированных освоением месторождений углеводородного сырья и имеющих неблагоприятные экологические последствия, и на степень возможного ущерба Эти характеристики в наибольшей степени определяют: а) величину механических нагрузок на сооружения и транспортные средства; б) пространственно-временные масштабы распространения загрязняющих веществ во всех средах; в) условия работы персонала.

Таблица 1 - Классификация факторов экологического риска

Наименование зоны	Природные факторы	Техногенные факторы
Прибрежная зона суши, эта та территория, где расположены месторождения, из которых планируется на данном этапе вывоз нефти северным морским путем.	1)Природоохранные: наличие на участке особо охраняемых природных территорий (ООПТ), водоохранных зон. 2) Геологические факторы: 2.1) развитие опасных экзогенных геологических процессов (ЭГП). 2.2) Геокриологические условия: характер распространения многолетнемерзлых пород (ММП), термоабразия берегов. 3)Физико-географические: ландшафтная дифференциация, геохимические условия распространения нефтяного загрязнения. 4)Гидрометеорологические факторы: ветровой, температурный режимы.	1)Наличие на участке определенного типа технологической зоны, влияющей на вероятность, масштабы и характер возможной аварийной ситуации (пожар) - буровой комплекс, добыча пластового флюида, сепарация и подготовка нефти и попутного газа, хранение и отгрузка нефти. 2)Наличие на участке определенного типа технологической зоны, влияющей на вероятность, масштабы и характер возможной аварийной ситуации (разлив) - буровой комплекс, добыча пластового флюида, сепарация и подготовка нефти и попутного газа, хранение и отгрузка нефти.
Шельфовая зона - это территория от границы зоны припая до морских месторождений углеводородов.	1) Природоохранные: наличие на участке особо охраняемых природных территорий, основные пути миграции морских обитателей. 2) Геологические факторы: 2.1) Взвешенные вещества, структура шельфа, динамика наносов в море. 3)Физико-географические: рельеф шельфа, размыв дна. 4) Гидрометеорологические факторы: ветровой, волновой, температурный режимы; приливно-отливный цикл, течения, ледовое покрытие, брызговое и атмосферное обледенение, стамухи.	1)Наличие на участке определенного типа технологической зоны, влияющей на вероятность, масштабы и характер возможной аварийной ситуации (пожар) - буровой комплекс, добыча пластового флюида, сепарация и подготовка нефти и попутного газа, хранение и отгрузка нефти. 2)Наличие на участке определенного типа технологической зоны, влияющей на вероятность, масштабы и характер возможной аварийной ситуации (разлив) - буровой комплекс, добыча пластового флюида, сепарация и подготовка нефти и попутного газа, хранение и отгрузка нефти.
Переходная зона суша-море - это территория от береговых сооружений до границы зоны припая.	1) Природоохранные: наличие на участке особо охраняемых природных территорий, водоохранных зон. 2) Геологические факторы: 2.1) ЭГП. 2.2) Геокриологические условия: термоабразия берегов, наличие сезонно талого (мерзлого) слоя. 3)Физико-географические: ландшафтная дифференциация, рельеф береговой зоны. 4) Гидрометеорологические факторы: такие же, как для шельфовой зоны.	1)Наличие на участке определенного типа технологической зоны, влияющей на вероятность, масштабы и характер возможной аварийной ситуации (пожар) - буровой комплекс, добыча пластового флюида, сепарация и подготовка нефти и попутного газа, хранение и отгрузка нефти. 2)Наличие на участке определенного типа технологической зоны, влияющей на вероятность, масштабы и характер возможной аварийной ситуации (разлив) - буровой комплекс, добыча пластового флюида, сепарация и подготовка нефти и попутного газа, хранение и отгрузка нефти.

К техногенным ФЭР отнесены факторы, влияющие в пределах рассматриваемого участка, той или иной технологической зоны разрабатываемого месторождения на вероятность, характер и степень развития процессов, инициированных освоением месторождений, и имеющие неблагоприятные экологические последствия, прежде всего разливы и пожары. Такие процессы вызываются авариями, которые характеризуются наибольшей частотой проявления на всех стадиях разработки месторождений углеводородов, а также, способные нанести наибольший вред ОС и персоналу [4].

4. Подходы к оценке факторов риска в целом и методы оценки ЭР обоснование критериев и показателей оценки ФЭР, при освоении месторождений углеводородов

Оценка риска базируется на вероятностных представлениях. Методологический аппарат анализа рисков во многом использует подходы теории надежности и теории кибернетических систем.

Несмотря на необходимость оценки ЭР, при освоении так их уязвимых территорий как прибрежно-шельфовая зона Печорского моря, до сих пор не существует общепринятых методов. Многие из используемых подходов основаны на качественном или полуэмпирическом анализе ситуации.

Избежать многих, присущих рассмотренным в четвертой главе подходам к оценке ЭР, недостатков можно путем разработки моделей классификации, основанных на балльных оценках. Основа предлагаемой модели состоит в том, что каждый ФЭР, независимо от единиц измерения, оценивается в баллах. Территория делится на условные зоны. Зоны сравниваются между собой по общей сумме набранных баллов IZ:

IZ = (1)

где Z = 1…m - количество зон, pi - оценка фактора, в баллах, n - количество факторов.

Преимущество балльных классификаций перед другими методами заключается в возможности суммарной интеграции оценок разнородных факторов. В целом - чем хуже условия, тем выше балл, и соответственно, чем выше сумма баллов, тем уязвимее зона. Однако этот метод обладает одним, но весьма существенным недостатком: он не учитывает различный вклад факторов в конечный результат, полагая их равнозначными. Преодолеть этот недостаток позволяют экспертные методы (Коробов, 2003).

Идея экспертных методов заключается в оценке экспертами степени взаимосвязи между компонентами системы. Математическая и логическая обработка суждений экспертов позволяет получить количественные зависимости между ее компонентами и на основании этих связей дать комплексную оценку системы в целом. Такие комплексные оценки, выражаемые в конечном итоге числовыми величинами, независимо от характера исходных данных - количественных или качественных, позволяют сравнивать между собой различные объекты, формализованные в рамках определенной системы.

Подсчет суммы баллов IZ для каждого объекта по данным измерений признаков производится по формуле:

IZ = , (2)

где ki - вес фактора.

Оценить уровень компетентности экспертов можно на основании количественных методов. Наиболее предпочтительным из них является метод анализа иерархий - МАИ (Саати, 1993; Якунин и др., 2006).

Группировка влияющих факторов существенно облегчает работу экспертов. В одну группу целесообразно включать факторы, объединенные общим происхождением и назначением, такие, скажем, как природные, техногенные и т.д. Весовые коэффициенты факторов находятся внутри групп, а сами группы рассматриваются как новые объекты, к которым вновь применим МАИ. Тогда в формуле (2) появится еще одна составляющая:

IR, Z = , (3)

где kj - весовые коэффициенты групп факторов, R - количество групп. pij- значение i-го фактора в j-ой группе, Z - количество зон (участков).

Группировка факторов позволяет принципиальным образом изменить подход к подбору экспертов: можно формировать группы в пределах их компетенции [3, 5]. Процедура присвоения бальных оценок осуществляется посредством построения соответствующих шкал.

Весовые коэффициенты ФЭР определяются с помощью МАИ. В МАИ рассматриваются ФЭР, которые сравниваются попарно между собой без учета влияния других факторов. Психологически это значительно легче, чем оценивать их все сразу или в пределах выделенных групп. Суждения экспертов представляются по Саати. Присвоив каждому суждению балл от 1 до 9, в зависимости от вклада данного ФЭР в общую величину ЭР.

Аппроксимация весов ФЭР в МАИ осуществляется путем вычисления собственного вектора матрицы парных сравнений, который равен соответствующему максимальному собственному числу.

В работе использовались анкеты 7 экспертов, в том числе 1 зарубежный представитель, 5 из них уложились в требование отношения согласованности менее 20%.

Количественный анализ ФЭР возможен только в том случае, если удается представить их в числовом виде. Этого возможно достигнуть, если выработать систему критериев факторов и показателей критериев, позволяющих дать оценку фактора в виде балла. Под критерием будем понимать такую характеристику, которая в наибольшей степени описывает исследуемый объект или процесс и отвечает требованиям поставленной задачи.

Для примера рассмотрим критерии и показатели для нескольких ФЭР из разных групп [3].

Природные факторы. Особо охраняемые природные территории. В качестве критерия по аналогии с работой (Юдахин, Губайдуллин, Коробов, 2002) предлагается использовать ранг ООПТ. Для сравнения зон между собой по удельному весу имеющихся на них ООПТ, введен показатель, удельная площадь P, учитывающую статус ООПТ:

(4)

где Si - площадь ООПТ, Ri - ранг ООПТ, S - общая площадь района, n - количество ООПТ.

Экзогенные геологические процессы. В качестве интегрального критерия оценки данного ФЭР принята суммарная площадь территории с проявлениями ЭГП, а показателя - интенсивность ЭГП, которая определяется как отношение суммарной площади форм проявления данного процесса, распространенного на конкретном участке к его общей площади (в процентах).

Показатели и критерии оценки техногенных ФЭР. Наличие на участке определенной технологической зоны, влияющей на вероятность, степень развития и характер возможных пожаров. В качестве критерия примем класс пожара, а показателя - ранг пожара в соответствующем типе технологической зоны [3, 6].

Наличие на участке определенной технологической зоны, влияющей на вероятность, степень развития и характер возможных разливов. В качестве критерия принят класс возможного разлива, а в качестве показателя - объем утечки в соответствующем типе технологической зоны. При оценке данного ФЭР, необходимо учитывать вид флюида и технологическую зону: буровой комплекс, добыча пластового флюида, сепарация и подготовка нефти и попутного газа, хранение и отгрузка нефти, промысел в целом.

5. Методика комплексной оценки величины экологического риска при освоении нефтяных месторождений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря

Комплексный анализ ФЭР при освоении нефтегазовых месторождений рассматриваемой территории включает последовательное выполнение следующих действий [7]:

· обоснование и ранжирование факторов с применением балльных оценок;

· уточнение величин балльных оценок ФЭР с учетом их весовых коэффициентов, рассчитываемых по методу анализа иерархий;

· перевод полученных значений балльных оценок факторов с использованием разработанной универсальной шкалы в 5-балльную систему и на этой основе зонирование территории.

В таблице 2 приведены, выделенные автором, природные (природоохранные - 1, геологические - 2, физико-географические - 3, гидрометеорологические - 4) и техногенные факторы (технологические зоны, влияющие на вероятность и характер пожаров - 5, разливов - 6), которые включают всего 29 различных ФЭР. Они выстроены с учетом значимости их воздействия на ОС.

На первом этапе проводится ранжирование зон с применением бальных оценок (строки 1 и 2 табл. 2), основанное на суммировании баллов по всем влияющим факторам по формуле (1). Ранжирование произведено по принципу наибольшего вклада ФЭР в общую величину ЭР: чем больше вклад фактора, тем выше балл. Таким образом, чем выше сумма баллов, тем выше ЭР при освоении месторождений углеводородов, и тем уязвимее зона. Процедура присвоения бальных оценок осуществляется посредством построения соответствующих шкал показателей влияющих факторов Методика обоснования показателей и критериев подробно рассмотрена в главе 4.

Для приведения множества оценок ФЭР к единой величине предлагается использовать универсальную шкалу или шкалу соответствия. При ее разработке нами были рассмотрены как российские, так и западные нормы, стандарты и научные публикации. Ставилась задача, наиболее емко описать каждый балл шкалы, на основании технической, затратной и экологической составляющих. Исходя из этого, предлагается следующая градация [5, 8]: 1 балл - участок благоприятен для освоения (незначительный ущерб ОС, технике и оборудованию, в денежном эквиваленте), проект разработки месторождения с точки зрения воздействия на экологическую среду рентабелен; 2 балла - участок удовлетворителен для освоения (удовлетворительный ущерб ОС, технике и оборудованию, в денежном эквиваленте), проект разработки месторождения рентабелен; 3 балла - участок допустим для освоения (допустимый ущерб ОС, технике и оборудованию, в денежном эквиваленте), для принятия решения о рентабельности проекта требуется более подробный анализ и расчет; 4 балла - участок не благоприятен для освоения (значительный ущерб ОС, технике и оборудованию, в денежном эквиваленте), для принятия решения о рентабельности проекта необходимо выполнить дополнительные исследования с проведением повторного анализа и расчета; 5 баллов - участок не приемлем для освоения (критический ущерб ОС, технике и оборудованию, в денежном эквиваленте), проект разработки месторождения с точки зрения воздействия на экологическую среду не рентабелен.

Результаты зонирования территории с использованием бальных оценок факторов приведены на рис. 3. На втором этапе производится расчет балльных оценок с учетом весовых коэффициентов по формуле (3). Для каждой из рассматриваемых зон разработаны анкеты, которые представлены в виде таблиц. С учетом весовых коэффициентов групп факторов итоговое выражение для расчета суммарных балльных оценок, полученное по формуле (3), для каждой зоне имеет следующий вид:

Iсуша = 0.34 I1 + 0.28 I2 + 0.15 I3 + 0.12 I4 + 0.06 I5 + 0.05 I6. (5)

Iпереход = 0.34 I1 + 0.29 I2 + 0.14 I3 + 0.13 I4 + 0.07 I5 + 0.03 I6. (6)

Iшельф = 0.35 I1 + 0.30 I2 + 0.17 I3 + 0.09 I4 + 0.06 I5 + 0.03 I6. (7)

где индексы факторов: природоохранные - 1, геологические - 2, физико-географические - 3, гидрометеорологические - 4, техногенные факторы (влияющие на развитие пожаров) - 5, техногенные факторы (влияющие на развитие разливов) - 6.

Таблица 2 - Результаты анализа ФЭР по каждой зоне

	Прибрежная зона суши	Переходная зона суша-море	Шельфовая зона
№ фактора	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6
Название фактора	Природоохранные	Геологические	Физико-географические	Гидрометеорологические	Техногенные факторы, влияющие на пожары	Техногенные факторы, влияющие на разливы	Природоохранные	Геологические	Физико-географические	Гидрометеорологические	Техногенные факторы, влияющие на пожары	Техногенные факторы, влияющие на разливы	Природоохранные	Геологические	Физико-географические	Гидрометеорологические	Техногенные факторы, влияющие на пожары	Техногенные факторы, влияющие на разливы
1. Средний ранг факторов экологического риска в баллах	0.8	10.84	6.7	11.79	12.5	13.3	10	12.09	5.25	35.6	15.1	13.4	4.4	8.34	4.7	19.34	13.8	13.2
2. Суммарный ранг факторов экологического риска по зонам в баллах	55.93	91.44	63.78
3. Средний факторов экологического риска в баллах с учетом весовых коэф.	0.19 0.67	3.28 11.48	2.07 7.24	1.15 4.02	4.65 16.28	5.76 20.16	2.61 9.14	2.98 10.43	1.74 6.09	9.43 33.01	4.32 15.12	3.56 12.46	0.87 3.04	2.33 8.16	1.42 4.97	4.76 16.66	3.63 12.7	3.88 13.58
4. Суммарный ранг факторов экологического риска по зонам в баллах с учетом весовых коэф.	59.85	86.24	59.11

Рис. 3. Схема районирования территории с использованием бальных оценок факторов

Расчет балльных оценок для каждой зоны с использованием выражений (5)-(7) показал (см. строки 3 и 4 табл. 2), что весовые коэффициенты вносят определенные коррективы по распределению зон на основании величины ЭР. Для удобства анализа и приведения к уровню значений строки 1 таблицы, полученные величины балльных оценок в строке 3 (верхние значения) умножены на поправочный коэффициент 3.5 (нижние значения). Как видно, результаты в основном изменились для прибрежной зоны суши (гидрометеорологические факторы и разливы). В целом, анализ ФЭР показал, что шельфовая и зона суши, имеют примерно одинаковые показатели величины ЭР. Для зоны перехода характерно максимальное количество баллов, что подтверждает ее наибольшую уязвимость в экологическом отношении при освоении месторождений углеводородов.

Приведем полученные баллы (см. табл. 2) к универсальной оценочной шкале. С этой целью, исходя из полученных минимального (55,93 балла) и максимального значений (91,44 балла) величины экологического риска примем граничные значения равными 50 и 100, а их градацию через 10 баллов. Тогда получим следующую картину:

1 балл (50-60) - участок благоприятен для освоения;

2 балла (60-70) - участок удовлетворителен для освоения;

3 балла (70-80) - участок допустим для освоения;

4 балла (80-90) - участок не благоприятен для освоения;

5 баллов (90-100) - участок не приемлем для освоения.

Как видно, наиболее экологически уязвимой является переходная зона (4 балла). В этой зоне без детальной оценки ЭР и грамотного управления ими проведение работ по освоению месторождений нецелесообразно.

Шельфовая зона характеризуется 2 баллами, т.е. удовлетворительна для освоения. В ней находится нефтяное месторождение Приразломное, которое будет являться пилотным на Арктическом шельфе. В связи с близостью к переходной зоне, особое внимание должно уделяться современным подходам к анализу и управлению экологических рисков (Рагозин, 2003). Балльные оценки с учетом весовых коэффициентов влияющих факторов для шельфовой зоны с позиции ЭР дают благоприятные условия для освоения нефтегазовых месторождений (1 балл). Прибрежная зона суши по результатам интегральной оценки ФЭР характеризуется также благоприятной обстановкой для освоения. В ней находится большая часть месторождений углеводородов.

Для получения более детальной картины распределения величины ЭР рассматриваемая территория была разбита на квадраты размерами 40х40 км в пределах прибрежной зоны суши и шельфовой зоны, и размерами 20х20 км в переходной зоне (рис. 4). Для каждого квадрата по изложенной выше методике выполнялась интегральная оценка ЭР. Детальное зонирование довольно сильно корректирует результаты предварительной и региональной оценки ЭР по зонам.

Как видно из рис. 4, наиболее опасные последствия для ОС могут быть при разработке месторождений зоны перехода, таких как: Мядсейское, Медынское, Тобойское. Также в эту группу попадают: шельфовое месторождение Медын-море и прибрежные месторождения - Торавейское и Южно-Торавейское. Из выше перечисленных месторождений формируется группа повышенного экологического риска за счет близости особо охраняемых природных территорий (ООПТ), насыщенности небольшого участка зоны перехода месторождениями и озерами, повышенного воздействия гидрометеорологических и геологических ФЭР, наличия водно-болотных угодий. При освоении данной группы месторождений также серьезные последствия могут иметь разливы углеводородов, за счет совокупного действия перечисленных природных ФЭР. В целом данная группа имеет балл 4, т.е. участок не благоприятен для освоения. В данном случае мы наблюдаем корректировку величины оценки ЭР по сравнению с более грубой оценкой по зонам. Рекомендации: территория в экологическом плане не благоприятна для освоения, но при компетентной оценке ЭР и использовании современных методов разработки месторождений углеводородов, можно начать освоение. Особое внимание следует уделять вышеперечисленным ФЭР. Все остальные месторождения формируют группу допустимого риска. Величина ЭР снижается, за счет удаленности от ООПТ, водных объектов. Плотность месторождений в пределах рассматриваемого участка в несколько раз меньше, чем для группы повышенного риска. В то же время сложными остаются гидрометеорологические и геологические условия. В целом данная группа имеет балл 2 - участок по ЭР удовлетворителен для освоения. В данном случае мы также наблюдаем корректировку величины оценки ЭР по сравнению с более грубой оценкой по зонам. Необходимо принять меры по снижению воздействия геологических факторов и контролю гидрометеорологических ФЭР.



Рис. 4. Схема районирования территории с использованием бальных оценок факторов с весовыми коэффициентами

Разработанная методика интегральной оценки величины экологического риска на основании экспертных методов анализа ФЭР может быть использована на первом этапе процесса управления природными рисками, а результаты выполненного районирования - в процессе разработки документации для освоения нефтяных и газовых месторождений, предприятиями нефтегазового сектора, начинающими освоение углеводородных ресурсов западной части Арктического шельфа России. Стратегия реализации устойчивого развития в сложных природно-климатических условиях предполагает регулирование факторов взаимодействия для снижения риска до приемлемого для общества уровня, что должно обеспечить переход к политике приемлемого риска на основе концепции «предвидеть и предупреждать» нежелательные изменения в ОС.

Заключение

В заключении приводятся основные результаты работы, которые сводятся к следующему:

1. На основе анализа природных условий освоения нефтяных месторождений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря, для решения задач по оценке экологического риска в пределах рассматриваемой территории выделены три условные зоны - прибрежная зона суши, переходная и шельфовая.

2. Выделены, систематизированы основные факторы экологического риска, влияющие на оценку его величины, выполнена их классификация.

3. Предложена система критериев и показателей, дающая возможность получить количественные оценки факторов экологического риска.

4. Разработана методика комплексной оценки факторов экологического риска, с использованием экспертного метода анализа влияющих факторов.

5. Проведено районирование слабоизученной территории на основе разработанной системы зонирования и универсальной оценочной шкалы с выделением участков повышенного и допустимого экологического риска, что дает практические знания для компаний ТЭК работающих в данном регионе.

6. Результаты интегральной оценки возможного воздействия на компоненты окружающей среды объектов нефтяного комплекса при освоении прибрежно-шельфовой зоны могут быть использованы в процессе разработки проектной документации для освоения новых территорий предприятиями нефтегазового сектора, начинающими освоение углеводородных ресурсов западной части Арктического шельфа России.

Литература

1. Гладько А.В. Анализ некоторых методических приемов для оценки экологического риска при освоении нефтяных и газовых месторождений на Европейском Севере России // Сборник научных трудов АГТУ «Проблемы освоения нефтегазовых месторождений Европейского Севера России», 2005. C. 12-18.

2. Гладько А.В. Моделирование аварийных ситуаций как инструмент для анализа техногенно-экологического риска при освоении месторождений углеводородов шельфа Печорского моря // Сборник научных трудов АГТУ «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», 2006. Вып. 64. С. 43-47.

3. Гладько А.В. Критерии и показатели факторов экологического риска при разработке углеводородов прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря // Сборник научных трудов АГТУ. «Проблемы освоения нефтегазовых месторождений Европейского Севера России», 2007. Вып. 2. С. 33-38.

4. Губайдуллин М.Г., Гладько А.В. Классификация факторов экологического риска при освоении нефтегазовых месторождений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря // Вестник АГТУ. Серия «Прикладная геоэкология», 2007. Вып. 70. С. 21-26.

5. Гладько А.В. Методика качественной оценки факторов экологического риска при освоении месторождений в прибрежно-шельфовой зоне Печорского моря // Сборник научных трудов АГТУ «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», 2008. Вып. 73. С. 67-74.

6. Гладько А.В., Бречалова Е.М. Критерии и показатели техногенных факторов экологического риска при освоении углеводородных ресурсов юго-восточной части Баренцева моря // Сборник научных трудов АГТУ «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов», 2008. Вып. 73. С. 74-78.

7. Губайдуллин М.Г., Невзоров А.Л., Гладько А.В., Дундин Н.И. Оценка экологического риска при освоении месторождений нефти в юго-восточной части Баренцева моря /Тезисы докл. II Междунар. научно-техн. конфер. «Освоение ресурсов нефти и газа российского шельфа: Арктика и дальний Восток. М.: ВНИИГАЗ, 2008. С. 132-133.

8. Гладько А.В., Губайдуллин М.Г. Методика оценки экологического риска при освоении нефтегазовых месторождений прибрежно-шельфовой зоны Печорского моря / Проблемы региональной экологии. 2008, № 5. С. 196-201.

Размещено на Allbest.ru