Лекция 15.

Мероприятия по охране окружающей среды.   Пути автоматизации технологичес-ких  процессов сбора, транспорта и подготовки скважинной продукции.

Нефтегазодобывающая промышленность относится к числу основных отраслей - загрязнителей окружающей среды. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений сопровождается техногенным воздействием на окружающую природную среду и недра.

Охрана окружающей среды и недр  должна осуществляться в соответствии с действующим законодательством Республики Казахстан и соответствовать международным нормам и правилам.

Основные требования по охране окружающей среды при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений  изложены в «Единых правилах разработки нефтяных и газовых месторождений Республики Казахстан», утвержденных 18 июня 1996г, которые составлены на основании Законов Республики Казахстан: «О нефти», «Об охране окружающей природной среды», «О лицензировании», «О недрах  и недропользовании» и других нормативных актах.

В биогеохимическом воздействии нефти на экосистемы участвует множество углеводородных и неуглеводорных компонентов, в том числе минеральные соли и микроэлементы. Токсичные действия одних компонентов могут быть нейтрализованы присутствием других, поэтому токсичность нефти не определяется токсичностью отдельных соединений, входящих в ее состав. Однако следует отметить, что некоторые соединения обладают свойством эффекта суммации. Эффект суммации – это процесс образования промежуточных соединений, которые более токсичны и более опасны по сравнению с отдельными компонентами, входящими в его состав. Наибольшую опасность при разработке нефтегазовых месторождений представляет загрязнение гидросферы (подземных вод и открытых водоемов), атмосферы (воздуха) и литосферы (почвы). Различные по химическому составу твердые отходы, а также сточные воды, загрязняя почвогрунты, поверхностные воды, ухудшают их санитарно-гигиеническое состояние и снижают биологическую продуктивность.

Необходимо отметить, что особенностью химического состава западно - казахстанской нефти является высокое содержание меркаптанов, сероводорода и сернистого газа. Наиболее губительными и агрессивными загрязнителями в числе вышеуказанных компонентов с санитарной точки зрения являются соединения серы, а среди углеводородных компонентов – пентан.

Сероводород - сильный нервно-паралитический яд, вызывает тяжелые отравления со смертельным исходом, кроме того, сероводород обладает высокой коррозионной активностью.

Диоксид серы губительно влияет на организм человека, растительный и животный мир, он взаимодействует с взвешенными частицами, оксидами азота и углеводородами. Большое количество SO₂ выбрасывается в атмосферу при сжигании высокосернистого топлива  или при сжигании  на факелах газа, содержащих сероводород.

При сжигании органического топлива, кроме диоксида серы в атмосферу выбрасываются диоксиды азота. Диоксиды серы и азота являются причиной выпадения так называемых «кислотных дождей», которые попадая в почву приводят к повышению ее кислотности, оказывают влияние  на урожайность сельскохозяйственных культур. Кислотные дожди могут вызывать коррозию металлического оборудования и трубопроводов. В результате воздействия кислых газов, входящих в состав вредных выбросов нефтяного комплекса на растительность происходит острое или хроническое повреждение ее. Отрицательные последствия воздействия газов на почву и растительность носят весьма ограниченный характер. Хотя следует отметить, что непосредственно наибольшую опасность для растений представляют двуокись серы и окислы азота, которые разрушают хлорофилл. Вследствие чего происходят потери в приросте зеленой массы, составляющие 20%. При сжигании газа в факелах, помимо загрязнения атмосферного воздуха,  в радиусе 200 - 300 м полностью уничтожается растительность, а на расстоянии  2-3 км до факела деревья сохнут и сбрасывают  листья. В процессе разработки нефтегазового месторождения почва загрязняется нефтью, различными химическими веществами с высокоминерализованными сточными водами. Нефть и другие компоненты, попадая в почву, вызывают значительные, а порой необратимые изменения ее свойств – образование битумозных солончаков, гидронизацию, цементацию и тому подобное. Эти изменения влекут за собой ухудшение состояния растительности и биопродуктивности земель. В результате  нарушения почвенного покрова происходит эрозия почв, дефляция, криогенез. Нефть пагубно воздействует на почву и растительность. По мере загрязнения нефтью, в почве резко возрастает соотношение между углеродом и азотом, что ухудшает азотный режим почв и нарушает корневое питание растений. Кроме того, нефть, попадая на поверхность земли и впитываясь в грунт, сильно загрязняет почву, в результате чего плодородный слой земли не восстанавливается в течение длительного периода времени.

Проект обустройства нефтяного месторождения под промышленную разработку принимается к утверждению  только в том случае, когда в нем решены вопросы сбора и рационального использования нефтяного газа.

Основными источниками загрязнения воздуха является технологическое оборудование, применяемое на месторождении:

·                     печи подогрева нефти (продукты горения);

·                     резервуары (испарения);

·                     аппараты (испарения от буферных емкостей, насосов, сепараторов, соединений трубопроводов);

·                     газотурбинные двигатели (продукты горения);

·                     котлы котельных (продукты горения);

·                     факельные системы (продукты горения).

           

Запрещается выпуск сероводородосодержащего газа в атмосферу без сжигания или нейтрализации. Сброс газа от рабочего и резервного предохранительных клапанов технологических аппаратов и емкостей должен производиться в факельную систему. Должны осуществляться эффективные мероприятия по очистке газа от сероводорода и меркаптанов.

На установках, в помещениях, где возможно выделение в воздух рабочей зоны сероводорода, осуществляется контроль воздушной среды автоматическими стационарными газосигнализаторами, а также периодически в местах возможного скопления сероводорода переносными газосигнализаторами или газоанализаторами.

Общее количество вредных выбросов в районах добычи нефти и газа можно снизить совершенствованием технологических процессов и широким внедрением различных методов утилизации и очистки газа.

Пластовая вода, добытая вместе с нефтью, подлежит очистке в соответствии с нормами содержания твердых взвешенных веществ и нефти  в воде, используется в системе поддержания пластового давления или закачивается в поглощающие горизонты с целью захоронения. Запрещается сброс пластовой воды на поля испарения, в поверхностные водные источники, закачка в подземные горизонты, приводящие к загрязнению подземных вод, а также слив жидкостей, содержащих  сероводород в открытую систему канализации без нейтрализации. Пластовая вода, содержащая сероводород, должна обрабатываться и содержаться в герметичных емкостях.

            Основные мероприятия по охране почвы:

·         герметизация систем сбора, сепарации, подготовки и транспорта  нефти;

·         автоматическое отключение скважин при авариях отсекателями;

·         обваловка устья скважин земляным валом на случай разлива нефти;

·         максимальное использование пластовых и промысловых сточных вод для закачки в пласт, для предупреждения излива на поверхность;

·         прокладка трубопроводов подземным способом на глубину закладки        1,2 – 1,8м;

·         проведение качественной технической рекультивации земель.

Рекультивация земель – комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности, нарушенных  и загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. В почве действует механизм самоочищения и адаптации микроорганизмов. Приемы рекультивации создают нормальные условия для естественных механизмов самоочищения и адаптации микроорганизмов, а также интенсифицируют этот процесс.

Меры по охране недр должны включать:

·      комплекс мер по предотвращению выбросов, открытого фонтанирования, грифонообразования, обвалов стенок скважин, поглощения промывочной жидкости и других осложнений;

·      обеспечение максимальной герметичности подземного и наземного оборудования;

·      выполнение запроектированных противокоррозионных мероприятий;

·      для предупреждения биогенной сульфаторедукции, необходима обработка закачиваемой воды реагентами, предотвращающими ее образование;

·      введение замкнутой системы водоснабжения с использованием для заводнения сточных вод.

            Наряду с общими положениями по охране окружающей среды, разработка морских нефтегазовых месторождений накладывает свои специфические требования.

            Борьба с загрязнением морей и озер нефтью, нефтепродуктами, а также пластовыми водами, нередко содержащими сероводород и поверхностно-активные вещества, является неотъемлемой частью проблемы охраны окружающей среды.

            Нефть и нефтепродукты, попадая на поверхность воды, покрывают большие пространства тонкой пленкой, которая существенно ухудшает кислородный обмен водной среды с воздушным бассейном. Это ведет к угнетению жизнедеятельности биологических объектов водной среды. При концентрации нефтяных загрязнений выше 800мг/м³  происходит подавление жизнедеятельности фитопланктона, который является основой воспроизводства кислорода в воде.  Некоторые рыбы могут приспосабливаться к воде, содержащей нефть. Попавшая в их организм нефть, изменяет состав крови и углеводородный обмен, в результате чего мясо рыб приобретает специфический запах и привкус.

            Поверхностно-активные вещества, используемые при добыче и подготовке нефти, являются еще более опасными загрязнителями - попадая в воду, они вспенивают поверхность, чем уменьшают биохимический обмен в среде. Кроме того ПАВ непосредственно воздействует на растения и рыб, вызывая их гибель.

            Для предупреждения загрязнения водоемов нефтью, попутными водами, а также технологическими жидкостями необходимо обеспечить полную герметизацию нефтегазосбора от скважины до нефтесборного пункта. Необходимо систематически контролировать состояние герметичности колонных головок, фонтанной арматуры, фланцевых и резьбовых соединений обвязки арматуры и трубопроводов и быстро устранять все неполадки. Устье скважины оборудуется поддоном для сбора разливающихся жидкостей, который соединяется с емкостью для сбора сточных вод.

            Для ликвидации нефтяных загрязнений водных объектов  применяют следующие методы:

·         механические;

·         физико – химические;

·         химические;

·         биохимические.

            Механические методы удаления нефти  включают широкий спектр работ и устройств, начиная от вычерпывания нефти вручную до применения машинных комплексов нефтесборщиков. Предварительно осуществляют концентрирование и ограждение находящейся на водной поверхности нефти при помощи боновых заграждений.

            Для сбора пролитой нефти используют специальные суда и плавающие средства, перемещающиеся по загрязненной поверхности и собирающие загрязнения при помощи различных устройств (насосов, гидроциклонов, движущихся лент и пр.).

            К механическим способам следует отнести и фильтрование загрязненных вод через насыпные и намывные песочные фильтры.

            Физико –химические методы заключаются в применении адсорбирующих материалов. В качестве адсорбентов применяют пенополиуретан, угольную пыль, резиновую крошку, древесные опилки, пенопласт и т.п.  Для увеличения контакта применяют синтетические полотнища, способные хорошо адсорбировать нефть. Впитавшие нефть полотнища затем пропускают через отжимные валики для отделения нефти. Сорбирующие материалы способны впитывать нефти 10 ¸ 40 кратного количества  от собственной массы.

            Химические методы  основаны  преимущественно на использовании коагулянтов, которые увлекают в осадок пленочную нефть. Этот метод применяется после  других методов для более полной очистки поверхности воды.

            Биологические методы предусматривают использование микроорганизмов и специальных бактерий, питающихся нефтью.

           

Осн: 1[231-240].

Доп: 2[225-248].

 

Контрольные вопросы:

1.Какие источники загрязнения окружающей среды имеются при сборе  подготовке скважинной продукции?

2.Какие меры по защите атмосферы  должны предусматриваться проектом обустройства месторождения?

3. Как защитить поверхностные и грунтовые воды от загрязнения?

4.Перечислите меры по защите почвы и недр.

5.Какие существуют особенности нефтегазосбора  для защиты моря от загрязнения при эксплуатации морских месторождений?

6.Перечислите и охарактеризуйте методы очистки поверхности моря при нефтяном загрязнении.