Контакты | Реклама | Подписка

Рефераты: Экология / Промышленность

Экологические проблемы процессов разведки и добычи углеводородов на море

Введение

Баренцево море (норв. Barentshavet), до 1853 г. - Мурманское море -окраинное море Северного Ледовитого океана. Оно омывает берега России и Норвегии. Море ограничено северным побережьем Европы и архипелагами Шпицберген, Земля Франца-Иосифа и Новая Земля. Площадь моря 1424 тыс. км², глубина до 600 м. Море расположено на континентальном шельфе. Юго-западная часть моря зимой не замерзает из-за влияния Североатлантического течения. Юго-восточная часть моря называется Печорским морем. Баренцево море имеет большое значение для транспорта и для рыболовства

Для бассейна Баренцева моря характерны загрязнения воды соединениями меди, железа, никеля, марганца, органическими веществами, нефтяными углеводородами, аммонийным азотом. Высокий уровень загрязнения воды наблюдается в Кольском заливе. Однако в целом, по сравнению с другими морями России, Баренцево море является самым чистым.

Баренцево море богато различными видами рыб, растительным и животным планктоном и бентосом. У южного побережья распространены морские водоросли. Из 114 видов рыб, обитающих в Баренцевом море, наиболее важны в промысловом отношении 20 видов: треска, пикша, сельдь, морской окунь, зубатка, камбала, палтус и др. Из млекопитающих водятся: белый медведь, нерпа, гренландский тюлень, белуха и др. Ведётся промысел тюленя. На побережьях изобилуют птичьи базары (кайра, чистики, чайки-моевки). В XX веке был завезён камчатский краб, который смог адаптироваться к новым условиям и начать интенсивно размножаться. По дну всей акватории моря распространено много различных иглокожих, морских ежей и морских звёзд, разных видов .Таким образом Баренцево море является важнейшим источником добычи биоресурсов для экономики России.

Вместе с тем шельфовая зона Баренцева моря богата и минеральными ресурсами. Так, разведанные месторождения нефти на шельфе Баренцева моря составляют 3,8 млд.т.

Наиболее важным результатом геологоразведочных работ является открытие газонефтеносной Баренцево-Карской провинции (с извлекаемыми ресурсами около 70 млрд.т условного топлива в пересчете на нефть), при этом разведывательные скважины бурились на более 20 площадках.

В результате на шельфе Баренцева моря было открыто 11 месторождений, в том числе 4 нефтяных (Приразломное, Варандей-море, Медынское-море, Долгинское), 1 нефтегазоконденсатное (Северо-Гуляевское), 3 газоконденсатных (Штокмановское, Поморское, Ледовое), 3 газовых (Северо-Кильдинское, Мурманское, Лудловское).

Добыча углеводородов на морском шельфе является потенциально опасной и технически сложной работой, сопряженной с рисками различной природы. Наиболее дорогостоящей, трудоемкой и ответственной является разработка морских месторождений, особенно в северных морях. Помимо решения сложных задач, характерных для континентального промысла, в акваториях северных морей появляется целый комплекс вопросов, обусловленных морской спецификой, при этом угрозы экологической безопасности в районах нефтегазодобычи многократно увеличиваются. От успешности их решения зависит во многом промышленная безопасность и экологическое благополучие района ведения разработки.

Освоение имеющегося потенциала углеводородного сырья невозможно без создания отечественной базы технико-технологического обеспечения производственной инфраструктуры нефтегазовых комплексов и их морской, транспортной и прибрежной составляющих.

Основными факторами влияющими на экологическую обстановку Баренцева моря являются:

воздействие крупных мегаполисов и промышленных предприятий;

загрязнение нефтепродуктами вод при их транспортировке;

радиационная опасность, которая связана как с проводившимися испытаниями атомного и водородного оружия, так. И с существованием атомного флота, а также с захоронением радиоактивных отходов в прибрежной зоне восточного побережья Карского моря.

При поисково-разведочных работах на нефть и газ наибольшую опасность для природной среды представляют:

нарушение покрова донных осадков и сообществ бентосных организмов при внедрении буровых снарядов в морское дно;

воздействие нетоксичных буровых растворов на биоту, в том числе повышение мутности вод в окрестностях буровых платформ;

попадание в воду нефтеуглеводородов как за счет поступления их с промышленных объектов, так и при аварийных выбросах нефти при вскрытии продуктивных залежей (Матишов и др., 2001).

Добыча углеводородов на российском шельфе требует создания сложных уникальных инженерных сооружений, включающих:

морские нефтегазовые сооружения для бурения скважин и добычи нефти и газа;

системы технических средств строительства и обустройства нефтегазовых месторождений, технические средства для сбора, транспорта и хранения углеводородов в морских условиях;

технические средства обеспечения подводных работ, а также системы техники для геофизических и геологических исследований;

системы мероприятий по обеспечению экологической безопасности на всех этапах разведки и эксплуатации нефтегазовых месторождений.
 

1. Экологические аспекты изучения и освоения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа

экологический море нефтегазовый загрязнение

Интенсивное освоение нефтяных и газовых месторождений на шельфах морей и внутренних водоемах является одним из самых мощных факторов негативного воздействия на водную среду и биологические ресурсы. Более 2/3 планируемых к освоению и эксплуатируемых месторождений находится в зоне повышенной биологической продуктивности и активного рыболовства, где формируются и воспроизводятся основные запасы промысловых гидробионтов.

Предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК), выполняющие геолого-геофизические исследования на континентальном шельфе, весь цикл работ по добыче УВ, их транспортировке и хранению, являются одними из основных источников загрязнения окружающей среды. В связи с этим одной из важнейших проблем является обеспечение экологической безопасности при освоении нефтегазовых месторождений на шельфе морских акваторий России, богатых морскими биоресурсами, в том числе ценными видами рыб.

Основные нормативно-правовые положения и требования по охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности в процессе работы предприятий ТЭКа, в том числе на шельфе, приведены в Федеральном законе "Об охране окружающей среды" и Энергетической стратегии.

Промышленная добыча углеводородов (УВ) на континентальном шельфе Баренцева моря создает риск нарушения экологического равновесия морской и геологической сред в районах проведения работ и на путях транспортировки нефтепродуктов. Это усугубляется тем, что арктические России характеризуются низким уровнем интенсивности естественной биологической очистки, что в случае аварийных разливов нефти может привести к длительному загрязнению морской воды, донных отложений и нижних слоев атмосферы.

В связи с этим необходимо создание системы государственного мониторинга шельфовой зоны РФ и технологии работ при аварийных разливах нефти с учетом международных обязательств.

При этом обеспечение контрольных возможностей уполномоченных государственных органов в значительной степени зависит от своевременного и качественного их информационного обеспечения данными о фактических и ожидаемых гидрометеорологических условиях и стихийных явлениях (включая опасные и особо опасные), а также о загрязнении морской и геологической сред континентального шельфа и прибрежных районов.

Важнейшим обстоятельством является необходимость нормативно-правового закрепления в федеральном законодательстве следующих концептуальных положений:

обязательного проведения гидрометеорологической экспертизы проектируемых и действующих объектов добычи УВ;

использования системы гидрометеорологического обеспечения как обязательного условия работы судоходных и промышленных компаний, осуществляющих свою деятельность на континентальном шельфе России;

использования при практической реализации нефтегазовых проектов в качестве основного источника информации о морской природной среде создаваемой в рамках Федеральной целевой программы "Мировой океан" Единой системы информации об обстановке в Мировом океане;

обязательности включения в проекты по обустройству месторождений полезных ископаемых, расположенных на континентальном шельфе, и технического обоснования по транспортировке сырья нормы об открытии пунктов гидрометеорологических наблюдений и мониторинга загрязнения окружающей среды;

необходимости проведения научных экспедиционных исследований, наблюдений и изысканий, направленных на изучение гидрометеорологического режима и уровней загрязнения морской среды для их включения в инженерные расчеты при освоении континентального шельфа России.

При освоении нефтегазовых месторождений на континентальном шельфе Российской Федерации необходимо соблюдение баланса требований к обеспечению энергетической безопасности страны и все возрастающих требований к охране окружающей среды.

Многолетняя практика ряда стран, осуществляющих промышленную добычу углеводородного сырья на шельфе морей, показывает, что одним из важных элементов этого является организация и проведение результативного, надежного и качественного регулярного мониторинга состояния окружающей морской среды.

Это обстоятельство приобретает особую значимость, когда подобные крупномасштабные работы осуществляются на акватории морей, имеющих целый ряд специфических экосистемных особенностей, подобных Баренцеву морю, включая высокую значимость для рыболовства.

Проведенные исследования и анализ имеющихся материалов, накопленные собственные знания с учетом опыта других стран позволяют говорить о том, что авиакосмический мониторинг моря дает возможность максимально оперативно обнаруживать и регистрировать любые аварийные ситуации, реагировать на их возникновение, а затем быстро, надежно, результативно и качественно устранять их.

Авиакосмический мониторинг морской среды на участках промышленной нефтегазодобычи и транспортировки ее продуктов как надводным путем судами, так и подводным по линиям магистральных трубопроводов включает в себя спутниковый мониторинг (осуществляется ежедневно) и авиационный мониторинг (осуществляется при обнаружении и регистрации аварийной ситуации на основе проведения спутникового мониторинга любого уровня).

Огромный вклад в разработку авиакосмического мониторинга морской среды северных морей внесла Россия и Норвегия ( Мурманский морской биологический институт РАН, Россия; Полярный научно исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии, Россия, Акваплан-Нива, Норвегия; Статойл, Норвегия).

В Федеральном законе РФ "Об охране окружающей среды" экологическая безопасность определяется как "состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий" (глава 1. Общие положения).

В "Концепции устойчивого развития арктической зоны Российской Федерации" (раздел 3.4. "Обеспечение экологической безопасности") к вышеперечисленным задачам добавлена задача предотвращения терроризма, что весьма актуально в современных условиях,

В числе главных задач, которые необходимо решать для обеспечения экологической безопасности, следует отметить:

развитие системы мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды Арктики, включая изучение трансграничного переноса загрязняющих веществ в этом регионе;

исследование проблем влияния арктической природной среды на жизнедеятельность человека в Арктике;

строительство и обеспечение функционирования хозяйственных объектов и транспорта;

определение стабильных, предсказуемых и недискриминационных условий хозяйственной деятельности и экологических ограничений в Арктике для всех субъектов экономической деятельности;

создание условий для естественного воспроизводства биологических ресурсов, защита животного и растительного мира, ландшафтных зон и экосистем Арктики;

осуществление мероприятий по компенсации непредотвращаемого ущерба биологическим ресурсам в результате хозяйственной деятельности в Арктике;

повышение мер безопасности в условиях арктической зоны, предотвращение аварий на объектах топливно-энергетического комплекса и иных объектов с негативными последствиями для хрупкой окружающей среды Арктики;

ущерб окружающей среде, населению и хозяйству в арктической зоне (в том числе, шельфах морей) должен быть на столь низком уровне, какой только может быть реально достигнут с учетом действующих социально-экономических факторов и установленных нормативов.

Из вышеперечисленных общих принципов логично вытекают две важные характеристики экологической безопасности:

экологическая безопасность должна рассматриваться как система мер, обеспечивающих сохранение арктических экосистем, как принцип управления природопользованием и как залог успешности перехода к устойчивому развитию;

экологическая безопасность есть, в том числе, сохранение здоровья морских экосистем в согласованных всеми заинтересованными сторонами пределах.

. Техногенная трансформация подземных вод

Основными добываемыми продуктами в нефтяной и газовой промышленности являются флюиды - нефть, газ, попутная пластовая вода, попутный нефтяной газ. При разработке нефтяных месторождений в подземные пласты закачивается большое количество воды. Кроме того, в процессах бурения и добычи нефти и газа используются разнообразные химические реагенты, большинство из которых растворимы в воде. Все указанные вещества - нефть, газ, пластовые воды, закачиваемые воды и химические реагенты являются главными источниками техногенных изменений гидрогеологических систем в НГБ. Естественно, что наиболее резко эти изменения проявляются в пределах собственно нефтяных и газовых месторождений, но нередко техногенез охватывает значительную часть или даже весь НГБ. Наивно думать, что техногенные изменения затрагивают только те гидрогеологические системы, в которых сосредоточены залежи УВ. Как правило, изменения распространяются на всю геологическую среду района Месторождения, включающую толщу горных пород от забоя самой глубокой пробуренной скважины до земной поверхности, а нередко и на окружающую наземную среду. Техногенез в недрах НГБ может приводить к нежелательным изменениям химического состава подземных и поверхностных вод, изменениям пластовых давлений и уровней поверхностных вод, воздействовать на почвы, растительность и животный мир, а иногда - на инженерно-геологические условия местности. Именно важность возможных практических последствий привлекает к изучению техногенных изменений недр все большее внимание.

Для приготовления буровых растворов используется большое количество химических реагентов, многие из которых относятся к особо вредным, - отработанные буровые растворы исключаются из технологических процессов строительства скважин, накапливаются на территории буровой и подлежат утилизации или захоронению. Буровые сточные воды, использованные на производственные нужды, обычно содержат такие загрязнители, как нефтепродукты и минеральные соли. При испытании скважин на поверхность выносятся нефть и пластовая, обычно высокоминерализованная вода, являющиеся сильно загрязняющими агентами.

Наибольший ущерб окружающей среде могут нанести аварийные выбросы и открытое фонтанирование скважин, особенно нефтью. Предотвращение аварийных ситуаций заключается в строжайшем соблюдении технологии проводки скважин и правил предупреждения фонтанов и нефтегазопроявлений. Важную роль здесь играет надежность прогнозов пластового давления и температуры глубоких горизонтов, что требует накопления гидрогеологической информации о недрах и постановки специальных исследований в каждом НГБ.

Воздействие объектов нефтяной и газовой промышленности на гидрогеологические системы "снизу" (из массива горных пород) связано со следующими технологическими процессами.

При бурении часть промывочной жидкости поступает из ствола скважины в водоносные горизонты, загрязняя их. Иногда поглощение буровых растворов носит катастрофический характер. Особенно нежелательно поступление раствора в горизонты пресных вод; содержащихся обычно в верхней части геологического разреза и поэтому подверженных наиболее длительному воздействию буровых растворов в процессе проводки скважин на значительную глубину.

При разработке нефтяных и газовых месторождений основные изменения происходят в самих нефтегазосодержащих пластах. Часть ранее нефтенасыщенного порового пространства замещается водой или газом, изменяются пластовое давление и температура флюидов, преобразуется химический состав пластовой воды и нефти. Особенно интенсивно эти процессы происходят при закачке в пласт воды из поверхностных водоисточников. В этих случаях часто развивается сероводородное заражение в результате жизнедеятельности заносимых с закачиваемой водой, сульфатвосстанавливающих бактерий; вследствие изменения термодинамических условий и взаимодействия нагнетаемых и пластовых вод протекают химические реакции с выпадением в осадок новообразованных минеральных солей; иногда, наоборот, усиливаются процессы выщелачивания минералов скелета нефтеносных пород. Отчасти аналогичные изменения происходят и в водоносных горизонтах, если они используются для добычи подземной воды при заводнении нефтяных пластов или если в них производится сброс части сточных вод. Эти явления влияют в первую очередь на технологию добычи нефти и газа (или вод) и выработку их запасов.

Гидрохимические изменения нефтеносных пластов в процессе их разработки, условия выпадения в осадок новообразованных минеральных солей, процессы образования в пластах сероводорода, выщелачивания скелета породы и т. д. детально рассмотрены в работах Ю. П. Гаттенбергера (1979 г.), А. С. Гаджи-Касумова и А. А. Карцева (1984 г.) и др.

Важнейшим фактором воздействия на гидрогеологические системы НГБ до земной поверхности являются изменения пластового давления, неизбежно сопровождающие процессы разработки нефтяных и газовых месторождений. Всякий отбор пластовых флюидов - будь то нефть, газ или воды - вызывает снижение пластовой энергии, расходуемой на приток флюида к скважине по пласту-коллектору и затем на подъем его по стволу скважины. Все техногенные процессы в гидрогеологических системах, испытывающих снижение пластового давления (падение уровней вод), следует объединить в понятие "депрессионный техногенез недр".

Особенно резко снижается пластовое давление при отборе флюидов из замкнутых, изолированных резервуаров, не имеющих связи или имеющих затрудненную связь с областями питания подземных вод. При отборе нефти из таких пластов, например в верхнемеловых отложениях Грозненской области, прямыми измерениями глубинными манометрами отмечено снижение пластового давления на 20-40 МПа, причем воронка депрессии охватывает большую часть площади распространения пласта на расстояниях до 50-100 км от разрабатываемых нефтяных залежей. Естественно, что столь существенная потеря, пластовой энергии чревата опасностью межпластовых перетоков; флюидов в дренируемый пласт. Тем самым депрессионный техногенез глубокозалегающих пластов провоцирует снижение напоров и истощение запасов вод верхних горизонтов, вплоть до грунтовых вод, истощение источников, общее осушение водоемов и местности. Кроме того, существенным следствием депрессионного техногенеза недр в некоторых геологических условиях являются просадки земной поверхности, создающие опасность наступления (трансгрессии) воды из соседних водоемов, в том числе из морей. Со снижением пластового давления разрабатывается значительное число нефтяных залежей, особенно приуроченнных к низкопроницаемым пластам, залегающим на значительных глубинах в районе развития сверхгидростатических пластовых давлений, но наиболее характерен депрессионный техногенез для газовых месторождений, а также для подземных водозаборов.

Подавляющая доля нефти в СССР добывается из месторождений с искусственным поддержанием, пластового давления путем закачки воды в нефтеносные пласты. Нередко при этом пластовое давление поднимается выше начального, вызывая репрессионный техногенез недр. Введение в пласты больших объемов воды, часто совсем иного химического состава, имевшей соприкосновение с атмосферой, приводит к заметным преобразованиям геохимического облика пластовых вод, вызывает на глубине развитие процессов, обычно свойственных зоне гипергенеза, и сопровождается новообразованием и выщелачиванием ряда минералов, появлением сероводорода и т. д. Однако наиболее ощутимые изменения гидрогеологических систем при заводнении нефтяных месторождений обусловливаются ростом пластового давления. которое либо в целом по площади залежи, либо в районах нагнетательных скважин часто значительно превышает начальное пластовое давление. Этот энергетический источник таит постоянную угрозу своей разрядки путем оттока части жидкости в верхние горизонты разреза вплоть до поверхности.

. Объем, структура, состав отходов и особенности обращения с ними на шельфе

Потенциальные запасы нефти на шельфе морей России оцениваются в 13 млрд. т, газа - 52 трлн. м3. Мировая тенденция постепенного смещения добычи углеводородов с суши на море находит подтверждение и в нашей стране. Свидетельством тому является развитие работ на шельфе арктических и дальневосточных морей, в Каспийском и Черном морях.

При строительстве морских скважин основными видами воздействия на окружающую среду являются выбросы в атмосферу, сбросы в морскую среду, ее тепловое и шумовое загрязнения. Объем и интенсивность техногенного воздействия на окружающую среду зависит от реализуемой технологии строительства скважины. Выбросы в атмосферу и шумовое загрязнение можно существенно снизить за счет природоохранных мероприятий, а тепловое загрязнение и сброс веществ в морскую среду исключить (концепция "нулевого сброса").

Процесс бурения скважин сопровождается образованием производственных отходов, в основном технологических.

К технологическим отходам бурения относятся буровой шлам, отработанные буровые технологические жидкости и буровые сточные воды. Они образуются в технологическом процессе промывки скважины.

В бурении различают два понятия - "выбуренная порода" и "буровой шлам". Экологи же такого различия, как показывает анализ природоохранного раздела проектов, не делают.

В процессе углубления скважины на забое образуется выбуренная порода. При гидротранспорте промывочной жидкостью с забоя скважины на поверхность порода под воздействием техногенных факторов превращается в буровой шлам. Поэтому на средствах очистки циркуляционной системы буровой установки из промывочной жидкости отделяют не выбуренную породу, а буровой шлам, отличающийся по объему и, что особенно важно с экологической точки зрения, по физико-химическим свойствам.

Объем выбуренной породы равен объему ствола скважины. При проектировании объем бурового шлама приближенно принимается больше объема выбуренной породы на 20% [1].

Можно выделить четыре фактора, обусловливающих увеличение объема бурового шлама по сравнению с выбуренной породой:

разуплотнение частиц шлама в результате снижения действия на них внешнего давления;

образование и расширение трещин;

набухание глинистых частиц, слагающих шлам;

адгезионное налипание на поверхность шлама частиц коллоидных размеров из промывочной жидкости.

Бурение скважин осуществляется большей частью в осадочных отложениях, в которых наиболее распространенными являются глинистые породы. Их доля составляет 65-80%. Выбуренные частицы глинистых или скрепленных глинистым цементом пород в процессе гидротранспорта с забоя скважины на поверхность пропитываются фильтратом промывочной жидкости и набухают. Продолжительность нахождения частиц породы в промывочной жидкости с глубиной скважины возрастает и может достигать нескольких часов. Чем дольше они находятся в промывочной жидкости, тем больше их набухание. Происходит адгезионное присоединение к ней частиц твердой фазы преимущественно коллоидных размеров из промывочной жидкости.

На изменение физико-химических свойств частиц выбуренной породы при превращении их в буровой шлам влияет пропитка дисперсионной средой промывочной жидкости. Поры и трещины частиц породы заполняются дисперсионной средой промывочной жидкости, поверхность глинистых частиц модифицируется, на внешней и внутренней поверхности частиц выбуренной породы адсорбируются вещества различной природы из дисперсионной среды промывочной жидкости. Минералогический состав бурового шлама определяется литологическим составом разбуриваемых пород и может существенно изменяться по мере углубления скважины. Химический состав бурового шлама зависит как от его минерального состава, так и свойств промывочной жидкости. Гранулометрический состав бурового шлама определяется типом и диаметром породоразрушающего инструмента, механическими свойствами породы, режимом бурения, свойствами промывочной жидкости и эффективностью ее очистки. В табл. 1 показаны фракционный состав бурового шлама и скорость его осаждения в водной среде при бурении скважин на северо-восточном шельфе Сахалина (Проект Сахалин-1) по данным [2].

Табл. 1 Фракционный состав бурового шлама и скорость его осаждения в водной среде при бурении скважин на северо-восточном шельфе Сахалина

Размер частиц, мкмСодержание, % по весуСкорость осаждения, см/с< 4438,70,0544-624,20,2062-883,30,3988-1254,20,77125-1491,51,2149-1771,91,7177-2503,82,6250-4207,64,8420-84015,18,7> 84019,710,7

Как следует из анализа таблицы, фракционный состав бурового шлама изменяется в широких пределах. Важно подчеркнуть, что примерно 40% массы шлама представлено частицами размером менее 44 мкм. Вследствие этого возникают минимум две проблемы.

Во-первых, такие мелкие частицы трудно удалить из промывочной жидкости средствами механической очистки.

При повторном гидротранспорте частиц бурового шлама через скважину они еще больше диспергируются. Для удаления мелких фракций необходима эффективная химическая очистка.

Во вторых, с уменьшением размера частиц замедляется скорость их осаждения в водной среде (табл. 1). Следовательно, при сбросе промывочной жидкости или шлама в морскую среду ее мутность будет сохраняться длительное время.

Таким образом, при оценке экологической безопасности строительства скважин необходимо анализировать свойства бурового шлама, а не выбуренной породы.

В процессе бурения, помимо промывочной, применяются и другие технологические жидкости, например, буферные, перфорационные. После использования они полностью или частично переходят в категорию отработанных. Больше всего образуется отработанной буровой промывочной жидкости (ОБПЖ). Ее объем соответствует объему промывочной жидкости на момент окончания бурения скважины. Однако в процессе бурения может образовываться избыток промывочной жидкости, например, за счет наработки в глинистых отложениях, при замене одного типа промывочной жидкости на другой. В этом случае ОБПЖ образуется непосредственно в процессе бурения.

При оценке воздействия на окружающую среду предметом рассмотрения, как правило, являются только отработанные промывочные жидкости, что методически неправильно.

Главные источники поступления буровых сточных вод (БСВ) - обмыв буровой площадки и оборудования, система охлаждения оборудования. Сокращение объема БСВ достигается путем повторного их использования в технологическом процессе (например, для приготовления промывочной жидкости) после осветления на блоках химической и механической очистки. В этом случае сокращаются объемы водопотребления и водоотведения.

В процессе бурения избыточную промывочную жидкость, а также отработанную буровую промывочную жидкость разделяют на твердую и жидкую фазы, что позволяет утилизировать последнюю в составе БСВ. Поэтому суммарный объем БСВ включает жидкую фазу избыточной и отработанной промывочной жидкости.

Это отработанные жидкости для вызова притока и глушения скважины, а также флюиды (пластовая вода, нефть, газ), полученные в процессе испытания. Газ, выходящий из скважины, сжигается в факеле.

Экологическая опасность бурового шлама определяется:

токсическим воздействием;

повышением мутности воды, что нарушает жизнедеятельность молоди рыб, планктонных и бентоносных организмов-фильтраторов;

физическим воздействием на донные организмы.

Один из серьезных аспектов проблемы - токсическое воздействие на организмы. В настоящее время при оценке экологичности бурового шлама основное внимание обращается на валовое содержание минеральных компонентов. Однако важно знать, в какой химической форме минеральные компоненты присутствуют в шламе. Доказано, что наиболее опасными являются подвижные формы химических веществ, которые определяют степень токсичности и опасности бурового шлама. Они устанавливаются в ацетатно-аммонийном буферном экстракте (рН = 4,8).

Достаточно распространенной является точка зрения, что "... следовые металлы в шламах находятся в нерастворимой форме (обычно в структуре кристаллической решетки минералов) и их содержание (за исключением бария) варьирует в пределах природной изменчивости геохимического фона микроэлементов в донных осадках" [2].

В табл. 2 представлены результаты исследований водного и буферного экстрактов бурового шлама (БШ) из скважины № П-1 Южно Песцовского газоконденсатного месторождения Тюменской области, проведенных в НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН им. А.Н. Сысина [З]. Установлено, что в буферных экстрактах имеется значительное превышение предельно допустимой концентрации для почвы по основным металлам хрому - в 71 раз, марганцу - в 33, кобальту - в 3, никелю - в 11, меди - в 14, цинка - в 84, свинца - в 122 раза.

Табл. 2 Количественный элементный анализ водного и буферного экстрактов бурового шлама [3]

ЭлементСодержание, мкг/млВ водном экстрактеВ буферном экстрактеАлюминий10,01397Барий2,12473Бериллий-0,45Бор-90,4Ванадий< 0,02< 3Висмут-0,03Вольфрам-0,60Железо15,08387Кадмий< 0,0021,8Калий-25181Кальций-168861Кобальт-17,6Кремний-12846Литий-29,5Магний-14539Марганец0,32005Медь0,341,5Молибден< 0,0530,9Мышьяк-6,3Натрий-258267Никель-46,1Олово< 0,1< 0,1Ртуть< 0,0011,3Рубидий-56,6Свинец5,13904Селен-< 3Серебро-5,3Стронций0,182264Сурьма< 0,57,2Таллий-0,65Теллур-< 3Титан-5,4Торий-0,21Уран-0,52Хром0,8430Цезий-1,9Цинк0,41925

В табл. 3 представлены результаты исследования содержания подвижных форм тяжелых металлов в БШ нефтяных месторождений Нижневартовского района Тюменской области по данным [4]. Были изучены образцы шлама, захороненного в шламовых амбарах в 1970-1995 и 1996-1999 годах. Как видно из данных таблицы содержание подвижных форм тяжелых металлов Спф, превышает предельно допустимую концентрацию для водоемов рыбо-хозяйственного назначения (ПДКр.х.). Важно отметить, что содержание тяжелых металлов в БШ 1970-1995 годов выше, чем в более позднем (1996-1999 гг.). Это свидетельствует о том, что происходит вымывание из шлама подвижных форм веществ и буровой шлам является источником вторичного загрязнения. Помимо тяжелых металлов, в исследованных образцах БШ содержались нефтепродукты - 10600-147400 мг/кг в образцах 1970-1995 годов и 77-5950 мг/кг в образцах 1996-1999 годов.
 

Табл. 3

Компонент БШОбразцы БШ 1970-1995 годовОбразцы БШ 1996-1999 годовСпф, мг/кгСпф/ПДКр.х.Спф, мг/кгСпф/ПДКр.х.Ванадий12-10012000-100000--Кобальт5-12500-12001,1-6220-1200Свинец10-801667-133332,3-326383-54333Кадмий1-11200-22000,1-0,820-160Марганец200-60020000-6000010-5131000-51300Никель15-581500-58002,3-28230-2800Хром20-1201000-60000,9-2345-1150Цинк50-805000-80005,8-34580-3400Медь10-6010000-600003,9-11,43900-11400Барий264-1000357-1351не определялине определяли

Содержание подвижных форм тяжелых металлов в БШ нефтяных месторождений Нижневартовского района Тюменской области [4]

Безусловно, приведенные результаты исследований важны для анализа последствий воздействия кислотных осадков при захоронении бурового шлама на суше. Однако предполагать полную инертность шлама, сброшенного на морское дно, без достаточного обоснования, по нашему мнению, не следует. Необходимо также учитывать, что буровой шлам может содержать радионуклиды.

Таким образом, буровой шлам является потенциально опасным для окружающей природной среды, поскольку содержит подвижные формы тяжелых металлов, которые при длительном воздействии на него морской воды могут вымываться, создавая концентрации токсикантов, превышающие ПДКр.х.

4. Воздействие на состояние работников ТЭК

Разведка и добыча углеводородного сырья на побережье Северных морей, относящегося к особой климатической зоне, производятся в экстремальных природно-климатических условиях. Для этого района характерны наиболее суровые климатические условия: продолжительная суровая зима (8-9 месяцев на севере, 5-6 месяцев на юге), частые метели и бураны, большая скорость ветра (до 25 м/c), высокая относительная влажность воздуха (90 %), насыщенная морской солью, морской лед, айсберги, шуга (скопления рыхлого губчатого льда в воде), обледенение (атмосферное, морское брызговое), вибрации, вызываемые льдами, местные атмосферные явления (такие как полярные области низкого атмосферного давления), туман, зимняя полярная ночь. Температура наиболее холодного месяца -40 °С, температура наиболее теплого месяца +10 °С [2, 3]. Суровый климат обусловливает низкую температуру океанических вод. В области распространения дрейфующих льдов в течение всего года температура поверхностного слоя вод близка к −2 °С. Разведка и добыча углеводородного сырья в шельфовой зоне Северных морей осложнена так же большой удаленностью от материка (почти 600 км), значительными глубинами моря (300-320 м), большими приливами, частыми штормами, дрейфующими льдами.

При разработке нефтегазоносных месторождений шельфа в акватории Северных морей, кроме климатических, существенное влияние на условия труда, оказывают опасные и вредные факторы производственной среды: интенсивный производственный шум, общая и локальная вибрация, недостаточное освещение, загрязнение рабочей зоны опасными химреагентами (реагенты-добавки в буровые растворы, реагенты для увеличения производительности скважин, реагенты для ограничения водопритоков в скважины и т.д.) и газами [3]. Нередко нефть и газ в скважинах находятся под большим давлением, что создает угрозу взрывных выбросов и пожаров.

Таким образом, совокупное воздействие климатических и производственных факторов увеличивает частоту возникновения несчастных случаев и серьезность их последствий. Несмотря на использование современного оборудования и новейших технологий, работа на морских добычных платформах Северных морей остается одной из самых тяжелых и опасных. Обслуживание и ремонт нефтяных морских платформ осуществляют множество рабочих различных специальностей: бурильщиков, монтажников, сварщиков, электриков, машинистов. Следует отметить, что бо́льшая часть работ проводится на открытой территории платформы. Обеспечить безопасность человека на объектах нефтегазового производства на море гораздо сложнее, чем на суше. В случае возникновения чрезвычайной ситуации на суше человек имеет возможность покинуть аварийный объект, на континентальном шельфе такой возможности нет.

При аварийной ситуации на нефтяных платформах существует риск попадания человека в воду. Такая ситуация представляет дополнительный риск для жизни и здоровья работников нефтегазодобычных платформ и, соответственно, создаёт предпосылки для разработки мероприятий для защиты человека в рассматриваемой ситуации. Одной из мер снижения риска с целью обеспечения безопасных условий труда является использование специальной одежды. Индивидуальная безопасность человека во многом зависит от свойств специальной одежды. В случае возникновения чрезвычайной ситуации особенно важны защитные функции специальной одежды. В настоящее время персонал морских нефтегазодобычных платформ использует традиционную специальную одежду, которая не обеспечивает необходимый уровень защиты человека в рассматриваемых природно-производственных условиях. При экстремальном попадании в холодную воду, возникает серьезная угроза здоровью и жизни человека - одежда намокает, увеличивается её вес и теплопроводность. Таким образом, специальная защитная одежда, применяемая рабочими добычных платформ в условиях Арктического шельфа, должна способствовать увеличению продолжительности времени пребывания в холодной воде и уменьшению риска для здоровья и жизни человека.

Экологические последствия разливов нефти носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе.

Экологические последствия разливов нефти носят трудно учитываемый характер, поскольку нефтяное загрязнение нарушает многие естественные процессы и взаимосвязи, существенно изменяет условия обитания всех видов живых организмов и накапливается в биомассе. Нефть является продуктом длительного распада и очень быстро покрывает поверхность вод плотным слоем нефтяной пленки, которая препятствует доступу воздуха и света.

Агентство США по Охране окружающей среды (US Environmental Protection Agency) следующим образом описывает эффект разлива нефти. Через 10 минут после того, как в воде оказалась одна тонна нефти, образуется нефтяное пятно, толщина которого составляет 10 мм. С течением времени толщина пленки уменьшается (до менее 1 миллиметра), в то время, как пятно расширяется. Одна тонна нефти способна покрыть площадь до 12 квадратных километров. Дальнейшие изменения происходят под воздействием ветра, волн и погоды. Обычно пятно дрейфует по воле ветра, постепенно распадаясь на более мелкие пятна, которые способны удаляться на значительные расстояния от места разлива. Сильные ветры и штормы ускоряют процесс дисперсии пленки.

Международная Ассоциация нефтяной индустрии по сохранению окружающей среды (International Petroleum Industry Environmental Conservation Association) указывает, что во время катастроф не происходит одномоментной массовой гибели рыб, пресмыкающихся, животных и растений. Однако в средне- и долгосрочной перспективе влияние разливов нефти крайне негативно. Разлив тяжелее всего бьет по организмам, обитающим в прибрежной зоне, особенно обитающим на дне или на поверхности.

Птицы, которые большую часть жизни проводят на воде, наиболее уязвимы к разливам нефти на поверхности водоемов. Внешнее загрязнение нефтью разрушает оперение, спутывает перья, вызывает раздражение глаз. Гибель является результатом воздействия холодной воды. Разливы нефти от средних до крупных вызывают обычно гибель 5 тысяч птиц. Очень чувствительны к воздействию нефти яйца птиц. Небольшое количество некоторых типов нефти может оказаться достаточным для гибели в период инкубации.

Если авария произошла неподалеку от города или иного населенного пункта, то отравляющий эффект усиливается, потому что нефть/нефтепродукты образуют опасные "коктейли" с иными загрязнителями человеческого происхождения.

По данным Международного исследовательского центра спасения птиц (International Bird Rescue Research Center), специалисты которого занимаются спасением пернатых, пострадавших от разливов нефти, люди постепенно учатся спасать птиц. Так, в 1971 году экспертам этой организации удалось спасти лишь 16% птиц, ставших жертвами разлива нефти в заливе Сан-Франциско - в 2005 году этот показатель приблизился к 78% (в том году Центр выхаживал птиц на островах Прибылова, в Луизиане, Южной Каролине и в ЮАР). По данным Центра, для того, чтобы отмыть одну птицу, требуется два человека, 45 минут времени и 1,1 тысяч литров чистой воды. После этого вымытой птице требуется от нескольких часов до нескольких суток обогрева и адаптации. Кроме того, ее следует кормить и оберегать от стресса, вызванного шоком от покрытия нефтяной пленкой, тесным общением с людьми и пр.

Разливы нефти приводят к гибели морских млекопитающих. Морские выдры, полярные медведи, тюлени, новорожденные морские котики (которые выделяются наличием меха) погибают наиболее часто. Загрязненный нефтью мех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду. Нефть, влияя на жировой слой тюлений и китообразных, усиливает расход тепла. Кроме того, нефть может вызвать раздражение кожи, глаз и препятствовать нормальной способности к плаванию.

Попавшая в организм нефть может вызвать желудочно-кишечные кровотечения, почечную недостаточность, интоксикацию печени, нарушение кровяного давления. Пары от испарений нефти ведут к проблемам органов дыхания у млекопитающих, которые находятся около или в непосредственной близости с большими разливами нефти.

Рыбы подвергаются воздействию разливов нефти в воде при употреблении загрязненной пищи и воды, а также при соприкосновении с нефтью во время движения икры. Гибель рыбы, исключая молодь, происходит обычно при серьезных разливах нефти. Однако сырая нефть и нефтепродукты отличаются разнообразием токсичного воздействия на разные виды рыб. Концентрация 0,5 миллионной доли или менее нефти в воде способна привести к гибели форели. Почти летальный эффект нефть оказывает на сердце, изменяет дыхание, увеличивает печень, замедляет рост, разрушает плавники, приводит к различным биологическим и клеточным изменениям, влияет на поведение.

Личинки и молодь рыб наиболее чувствительны к воздействию нефти, разливы которой могут погубить икру рыб и личинки, находящиеся на поверхности воды, а молодь - в мелких водах.

Влияние разливов нефти на беспозвоночные организмы может длиться от недели до 10 лет. Это зависит от вида нефти; обстоятельств, при которых произошел разлив и его влияния на организмы. Беспозвоночные чаще всего гибнут в прибрежной зоне, в отложениях или же в толще воды. Колонии беспозвоночных (зоопланктон) в больших объемах воды возвращаются к прежнему (до разлива) состоянию быстрее, чем те, которые находятся в небольших объемах воды.

Растения водоемов полностью погибают, если концентрация полиароматических углеводородов (образуются в процессе сгорания нефтепродуктов) достигает 1%.

Нефть и нефтепродукты нарушают экологическое состояние почвенных покровов и в целом деформируют структуру биоценозов. Почвенные бактерии, а также беспозвоночные почвенные микроорганизмы и животные не в состоянии качественно выполнять свои важнейшие функции в результате интоксикации легкими фракциями нефти.

От подобных аварий страдает не только животный и растительный мир. Серьезные убытки несут местные рыбаки, отели и рестораны. Кроме того, с проблемами сталкиваются и иные отрасли экономики, особенно те предприятия, деятельность которых нуждается в большом количестве воды. В случае, если разлив нефти происходит в пресном водоеме, негативные последствия испытывает на себе и местное население (например, коммунальным службам намного сложнее очищать воду, поступающую в водопроводные сети) и сельское хозяйство. Долговременный эффект подобных происшествий точно неизвестен: одна группа ученых придерживается мнения, что разливы нефти оказывают негативное воздействие на протяжении многих лет и даже десятилетий, другая - что краткосрочные последствия крайне серьезны, однако за достаточно короткое время пострадавшие экосистемы восстанавливаются.

Опубликовано:
15.07.2020

Рефераты содержат только текстовую информацию и могут быть использованы только для ознакомления. Схемы, изображения и другие мультимедия вложения могут отсутствовать. Информация в данном разделе взята из открытых источников.