Охрана окружающей среды при добыче нефти и газа

Главная » Рефераты на русском » Охрана окружающей среды при добыче нефти и газа

Охрана окружающей среды при добыче нефти и газа

Ускоренный рост добычи нефти и, соответственно, разведочного бурения, транспорта, переработки; широкое применение современных технологий, основанных на новых физических принципах, с использованием высоких давлений и температуры; сооружение мощных трубопроводных систем повышают экологическую опасность нефтегазовых производств, усиливают их воздействие на воздух, воду, почву, растительный и животный мир, другие компоненты природного комплекса. Во многих случаях нефть, газ, их спутники и продукты переработки, кислоты, щелочи, ингибиторы и другие вредные вещества, использующиеся предприятиями, а также отходы и выбросы являются основными загрязнителями окружающей среды.

Экологические проблемы добычи нефти и газа

.
.

Воздействие нефтегазовой промышленности на природный комплекс начинает проявляться уже на стадии разведочного бурения, затем резко усиливается в период обустройства и остается стабильно высоким в течение всего периода эксплуатации залежей. На разных стадиях освоения месторождения нефти и газа изменяются масштабы и формы техногенной нагрузки. В период разведочного бурения преобладают точечно-локальный (площадки буровых) и линейный (временные дороги, следы вездеходного транспорта) типы механического и химического воздействия преимущественно на почвенно-растительный покров и водные источники в районах расположения буровых. На стадии обустройства месторождения тип воздействия трансформируется в территориально-локальный, при котором нагрузку испытывают практически все компоненты природного комплекса, а растительность и почвенный покров преобразуются коренным образом. Строительство промысловых дорог вызывает нарушение поверхностного и подземного стока. Расширяются масштабы техногенного загрязнения растительности, почв, водных источников в результате бурения большого количества эксплуатационных скважин. На рис. 71 в виде схемы приведено возможное влияние строительства скважин на суше на окружающую природную среду. Строительство промысловых трубопроводов существенно увеличивает площадь механического нарушения почвенно-растительного покрова. В период эксплуатации наибольшую опасность для природной среды представляет загрязнение поверхностных вод, растительности, рек, озер нефтью, другими агрессивными флюидами, хозяйственно-бытовыми и промышленными стоками, что вызывает опасные экологические последствия; а также загрязнение атмосферы — в результате сжигания попутного нефтяного газа (особенно в начальный период эксплуатации месторождения), при порывах и ремонтах газопроводов, испарении в резервуарах и т.д. Все это обусловливает необходимость безусловного соблюдения нефтегазодобывающими предприятиями строгих природоохранных мер при бурении разведочных, эксплуатационных скважин и эксплуатации последних. Поэтому огромную важность приобретает исследование научных и технических проблем охраны окружающей среды при разведке, добыче и транспортировке углеводородного сырья, особенно с учетом специфики конкретных добывающих районов. Снизить негативное влияние процессов бурения скважин на компоненты природной среды призваны специальные природозащитные мероприятия. Среди комплекса природоохранных мер важная роль отводится мероприятиям по очистке, обезвреживанию и утилизации производственно-технологических отходов бурения — буровых сточных вод (БСВ), отработанных буровых растворов (ОБР) и выбуренной породы или бурового шлама (БШ), так как именно они представляют наибольшую опасность для природной среды. Это обусловлено несовершенством современной технологии бурения, которая не исключает попадание названных отходов на поверхность почв и в водные объекты. Кардинальным решением проблемы утилизации жидких отходов бурения, в первую очередь БСВ, является переход на замкнутый цикл водообеспечения буровой. Практическая реализация этого важного природоохранного мероприятия возможна лишь при постоянно возобновляемой очистке образующихся сточных вод для их последующей утилизации. В настоящее время признанными, наиболее рациональными и практически оправданными направлениями утилизации БСВ являются: повторное использование их для технологических нужд бурения — для приготовления буровых растворов, в креплении и освоении скважин, для поддержания пластового давления, для хозяйственных нужд и т.д. Выбор методов очистки БСВ зависит, в основном, от уровня их загрязненности, состава и физико-химических свойств, концентрации и степени дисперсности взвешенных частиц, а также требований, предъявляемых к качеству очищенной воды в соответствии с принятыми направлениями утилизации. Грубодисперсные примеси буровых сточных вод выделяются методами механической, а мелкодисперсные и коллоидные — физико-химической очистки, в первую очередь, реагентной коагуляцией и электрокоагуляцией. При этом основным методом очистки БСВ, характеризующимся высокой степенью дисперсности примесей, является физико-химическая очистка. Одной из острых и актуальных проблем является утилизация и обезвреживание ОБР и БШ. В настоящее время в большинстве случаев практикуется захоронение полужидкой массы и нетекучего осадка непосредственно в шламовых амбарах после предварительного подсыхания их содержимого. Однако такое захоронение не прет дотвращает загрязнение природной среды, так как содержащиеся в отходах загрязнители мигрируют в почва-грунты, вызывая в них негативные процессы. Этот доступный и практически повсеместно используемый метод локализации отходов бурения является экологически оправданным лишь при условии обезвреживания захороненной массы. Основные направления работ в области обезвреживания полужидких и твердых отходов бурения основываются на физико-химической нейтрализации и отверждения ОБР и БШ. Последнее представляет собой приоритетное направление обезвреживания загрязнений. Оно реализуется с помощью специальных отверждающих составов. Обезвреживающий эффект при отверждении достигается за счет превращения отходов бурения в инертную твердую массу, в структуре которой связаны основные загрязнения. Эту массу можно захоронить в земляных амбарах непосредственно на площадке буровой без нанесения ущерба природной среде. Большинство нефтей разведанных и эксплуатируемых месторождений Казахстана относится к сернистым и высокосернистым с высоким содержанием сероводорода. Разработка сероводородсодержащих нефтяных место? рождений ставит ряд серьезных проблем в области охраны окружающей среды и охраны труда обслуживающего персонала. Сероводород является особо опасным токсичным веществом, предельно допустимая концентрация которого в воздухе жилой зоны равна всего 0,008 мг/м3. Поэтому предотвращение выброса сероводорода является наиболее важной задачей при эксплуатации таких месторождений. Определяющую роль в решении этой задачи играет стадия проектирования системы сбора, подготовки и транспорта сероводородсодержащих флюидов — нефти, воды, газа. Именно на этой стадий необходимо предусматривать полную герметизацию всего оборудования в интервалах «эксплуатационная скважина — нефтеперерабатывающий завод» (для нефти), «дожимная насосная станция — газоперерабатывающий завод» (для газа) и « дожимная насосная станция — установка подготовки неф-ти — нагнетательная скважина» (для пластовой воды) и наиболее целесообразный процесс для очистки газа от сероводорода. Выбор конкретных способов снижения выбросов сероводорода определяется многими факторами, наиболее существенным из которых является размер месторождения. Наиболее радикальным и повсеместно применяемым способом является обустройство месторождения автономной системой сбора и подготовки продукции скважин с полной герметизацией оборудования. Перед использованием газ очищается от сероводорода. Учитывая большие количества сероводорода, наиболее целесообразно использование абсорбентов типа этаноламинов с переработкой кислых газов в элементную серу на установке Клауса, что, наряду с охраной окружающей среды, позволяет сохранить ценное химическое сырье (элементную серу). В последние годы активно осваиваются нефтегазовые месторождения казахстанской части шельфа Каспийского моря. Развитие работ по добыче нефти и газа на континентальном шельфе может иметь ряд негативных последствий, связанных с неблагоприятным воздействием на окружающую среду. Особенностью морской добычи нефти и газа является повышенная вероятность возникновения аварий, сопровождающихся выбросом в атмосферу и водную среду опасных загрязнителей: углеводородных и токсичных газов, химических реагентов, буровых растворов, продуктов бурения (шлам), пластовых вод и т.п. Существование широкой номенклатуры потенциальных источников загрязнения на нефтегазопромыслах шельфа (выбросы при авариях из скважин, трубопроводов и нефтехранилищ; утечка нефтепродуктов из подводных хранилищ и трубопроводов; выбросы при нарушении герметичности технологического оборудования, резервуаров и пр.) при высокой плотности размещения на буровых и эксш луатационных платформах технологического оборудования и систем производственных, жилых и складских помещений, развитой сети подводных коммуникаций создают сложности в определении источников аварийной ситуации. В связи с этим выявление очагов загрязнения, оценка степени загрязнения морской воды и атмосферы является сложной научно-технической задачей, требующей создания надежной системы наблюдения и контроля — мониторинга загрязнения окружающей среды.

.

Экологические проблемы транспорта нефти и газа

Для транспорта нефти и газа строятся новые магистральные подземные и подводные трубопроводы, увеличиваются объемы танкерных перевозок. Наметилась тенденция к увеличению диаметров нефтепроводов и газопроводов и водоизмещения нефтеналивных судов. В настоящее время имеются супертанкеры дедвейтом 500 тыс. т, в перспективе их грузоподъемность достигнет 1 млн. т. Усиленная разработка новых нефтяных и газовых месторождений и связанная с этим дальняя транспортировка нефти и газа могут поставить под угрозу экологическое равновесие во многих районах планеты. В результате нарушений технологических режимов, аварий и катастроф происходит загрязнение суши, водоемов и даже необитаемых ледяных массивов Арктики и Антарктиды нефтью и нефтепродуктами. Наиболее эффективным средством транспортирования нефти и газа являются магистральные трубопроводы, протяженность и производительность которых постоянно растет. Трубопроводы имеют следующие преимуществ ва перед другими видами транспорта: неподверженность влиянию климатических условий; возможность прокладки трубопроводов по кратчайшему расстоянию; герметичность, являющаяся одним из условий нормальной эксплуатации; непрерывность технологического процесс са перекачки, позволяющая широко внедрять комплексную автоматизацию; отсутствие порожнего пробега. Гер-метизация трубопроводов обеспечивает минимальные потери нефти и газа при их доставке по сравнению с другими видами транспорта. В случае порыва трубопровода последний может быть секционирован при помощи линейных задвижек, что значительно снижает объем пролитой нефти. Во многих странах при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов основные требования предъявляются к обеспечению их безопасности и защиты окружающей среды. В проекте норм строительства нефте- и газопроводов, разработанном специальной комиссией ЕЭС, для районов с различной плотностью населения оговаривается определенная толщина стенок трубопровода. За национальными органами сохранено право устанавливать более жесткие требования для трубопроводов, проходящих через водные преграды и вблизи водоемов. При строительстве трубопроводов через судоходные реки применяют способ «труба в трубе». При этом через межтрубное пространство можно осуществлять контроль за состоянием обоих трубопроводов, а также производить замену внутреннего трубопровода в случае нарушения его герметичности. Повышению надежности подводных переходов способствуют применение труб из высококачественных сталей; 100-% проверка сварных соединений совершенными средствами контроля, гидравлическое испытание трубопровода под давлением выше рабочего, тщательное изучение гидрологического режима водоемов и обоснование границ возможного размыва дна и берегов. При строительстве переходов через реки и, в особенности, при прокладке трубопроводов через горные потоки особое внимание обращают на берегоукрепительные работы и мероприятия, обеспечивающие устойчивость трубопроводов. В большинстве стран Западной Европы предусматривают глубину заложения трубопроводов, равную 1 м. Однако для особых случаев оговаривается более значительная величина заглубления. Это относится, например, к болотистым землям в Нидерландах, лежащим ниже уровня моря, а также к районам предполагаемого строительства дорог и каналов. Большое внимание уделяется защите трубопроводов от коррозии. В ряде стран уже накоплен достаточный опыт в этой области. Для предохранения от коррозии используют различные покрытия из мастики или пластиковой ленты. Изоляционное покрытие тщательно провес ряется перед засыпкой трубопровода. Для дополнительной механической защиты трубопровода при пересечении рек обычно применяется бетонная изоляция. Кроме того, как правило, используется система катодной защиты на случай повреждения изоляционного покрытия.
Весьма жесткие требования предъявляются к обнаружению утечек из трубопровода. Эти требования одинаковы и для крупных аварий, связанных с большими по? терями продуктами для мелких утечек, которые могут значительное время оставаться незамеченными. Причины возникновения утечек из трубопроводов различны. Наиболее частой из них является коррозия стенок трубопроводов, приводящая к образованию свищей. Другими причинами нарушения герметичности трубопроводов, вызывающими разрывы, могут быть волны давления, оползни, землетрясения, повреждения при строительных работах и т.п. Иногда незначительные утечки могут оставаться необнаруженными в течение длительного времени, что в результате приводит к потере большого количества продукта и загрязнению окружающей среды. Применяют различные методы обнаружения утечек нефти. Многие современные системы контроля утечек работают в комплексе с вычислительными машинами. Эффективность того или иного метода определяется временем, затрачиваемым на обнаружение утечки, и точностью определения места нарушения герметичности. Все существующие методы контроля могут быть разделены на две группы: непрерывный или динамический контроль, осуществляемый без остановки нефтепровода, и статический контроль на остановленном трубопроводе, проводимый через определенные промежутки времени. Непрерывный контроль позволяет выявлять утечки более 50 м8/ч; малые утечки до 10 л/ч удается обнаружить лишь при остановленной перекачке. Динамический контроль производят следующими способами: ультразвуковым, радиоактивным, вычислением линейного баланса и способом отрицательных ударных волн. Статический контроль осуществляется методом дифференциального давления и методом падения давления. Оба метода контроля часто приходится сочетать, так как необходимо контролировать и большие, и малые утечки из трубопроводов. Ультразвуковой метод обнаружения утечек основан на использовании звукового эффекта, возникающего при истечении жидкости через малое отверстие в стенке трубы. Между интенсивностью звука при утечке, давлением и вязкостью нефти в трубопроводе в месте утечки существует определенная зависимость. Значительное влияние оказывает среда, в которую истекает нефть. Изучение звуковых эффектов, возникающих при истечении жидкости из трубопровода, привело к разработке различных детекторов. Вдоль трассы нефтепровода через определенные расстояния помещают специальные устройства, генерирующие опорные ультразвуковые сигналы. Детекторы одного типа, перемещаясь в трубопроводе с потоком, улавливают сигналы, издаваемые при истечении жидкости, и сигналы от маркерных генераторов. Детекторы другого типа сами излучают ультразвуковые колебания. Эти сигналы, прошедшие через нефть, и отраженные от стенки трубы, улавливаются детектором и регистрируются вместе с маркерными сигналами. Место утечки определяется при сравнении сигналов, отраженных от поврежденных участков трубопровода, с сигнал лами маркерных генераторов. На магистральных нефтепроводах важно определять не только наличие утечки, но и ее местоположение. Эту проблему можно решить применением радиоактивного метода (метода трассеров). Он основан на регистрации радиоактивного излучения вещества, проникшего из трубопровода наружу через образовавшиеся свищи. В трубопровод запускается небольшое количество радиоактивного трассирующего вещества, которое вместе с потоком жидкости просачивается через отверстия в стенках. Радиоактивные трассеры задерживаются в грунте вблизи свища. Место утечки определяется приборами внешнего или внутреннего обнаружения радиоактивности. Химический состав трассера зависит от состава маркируемой жидкости. Различают два способа маркировки: равномерную, для выявления свищей на сравнительно небольших участках трубопровода, в котором поддерживается постоянное давление без перемещения жидкости (статический метод), и маркировку партией, при которой между двумя партиями нерадиоактивного продукта движется пробка радиоактивного вещества (динамический метод). Внешнее обнаружение радиоактивности осуществляется индикаторами, перемещаемыми вдоль трассы трубопровода. Активность трассера должна быть сравнительно высокой, а период полураспада равным времени поиска утечки. Внутреннее обнаружение радиоактивности осуществляется поршневым скребком, оборудованным индикатором и записывающим устройством. Для определения герметичности на нефтепроводах используют также методы дифференциального давления и падения давления. Метод дифференциального давления основан на равенстве давлений по обеим сторонам линейной задвижки при отсутствии утечек. Для провес дения измерений трубопровод останавливают и перекрывают несколькими задвижками. Разность давлений в соседних секциях контролируют с помощью дифманометров (со шкалой 0,5 атм), установленных у задвижек. Если на одном из смежных участков есть утечка, то баланс нарушается, о чем сигнализирует прибор. Однако из-за непостоянства температуры грунта и нефти вдоль трассы разбаланс давлений может наблюдаться значительное время и при отсутствии утечек. Поэтому для получения верных результатов необходимо остановить нефтепровод на длительное время (до нескольких суток), что приводит к потере рабочего времени. Метод падения давления заключается в том, что оператор дистанционно перекрывает задвижки вдоль трубопровода, в течение 15 мин.-следит за изменением давления. При изменении давления оператор, предполагая наличие утечки, переходит к испытаниям по методу дифференциального давления. Наряду с разработкой методов контроля утечек ищут также способы их быстрой ликвидации. Для ремонта трубопроводов применяют механические средства (стягивающие хомуты, кожухи и др.) и специальные покрытия из клейких и быстро затвердевающих веществ. В США запатентован метод воспламенения нефти, вытекающей из трубопровода при его разрыве, для предотвращения загрязнения окружающей среды, особенно в арктических районах. По окружности трубопровода укладывают продольные трубки небольшого диаметра из хрупкого материала, внутри которых находится сердечник из фосфора, окруженный термитным составом. В качестве термитного состава применяют смесь алюминия с окисью железа. При разрыве магистрального нефтепровода происходит повреждение трубки с термитом, в результате чего фосфор, соприкасаясь с атмосферой, воспламеняется и поджигает термитный состав, от которого загорается вытекающая из трубопровода нефть. Тем самым предотвращают загрязнение окружающей среды, а пламя горящей нефти облегчает поиск утечки.
В связи со значительным ростом подводных магистральных нефтепроводов, соединяющих морские месторождения нефти с потребителями на суше, и увеличением объема танкерных перевозок, особенно супертанкерами дедвейтом до 500 тыс. т, возрастает опасность загряз-нения морей и внутренних водоемов- По оценкам экспертов ежегодно в морскую воду попадает около 5 млн. т нефти. Это представляет серьезную угрозу для окружающей среды. Морям и другим водоемам наносится огромный вред: гибнут морские животные, рыбы, птицы, растительность; становится непригодной для использования вода; загрязняется побережье — зоны поселения и отдыха людей. Из-за больших безвозвратных потерь нефти значительный ущерб наносится нефтяной промышленнОСТИ. Основными источниками загрязнения моря нефтью является сброс балластной воды с танкеров, аварии на подводных нефтепроводах и танкерные катастрофы, утечки нефти и нефтепродуктов при перекачке в море с одного танкера на другой, а также во время грузовых операций танкеров на рейдах нефтегаваней и у причалов. Известно, что после разгрузки танкера на стенках его грузовых отсеков остается в виде пленки не менее 0,3% перевозимой нефти. У танкеров грузоподъемностью 100 тыс. т общая поверхность внутренних стенок резервуаров составляет 80 тыс. м2, на них оседает около 400 т нефти, которая попадает в балластную воду ипри отсутствии надлежащих сепарационных установок попадает в море. По различным данным, загрязнения, вызванные авариями танкеров и установок морской нефтедобычи, составляют 4% от общего объема нефти и нефтепродуктов, попадающих в море. При простом сравнении потери нефти при авариях и гибели танкеров могут показаться небольшими на фоне миллионов тонн нефти, сбрасываемых с балластной водой. Однако такие потери характеризуются большой концентрацией нефти в море, быстро распространяющейся и загрязняющей значительные акватории и прибрежные зоны. С ростом грузоподъемности танкеров, появлением супертанкеров и сверхсупертанкеров объем нефти, теряемой в случае аварии» значительно увеличивается. Утечки нефти в море и реки могут происходить при авариях на подводных нефтепроводах и установках для добычи и сбора нефти на морских промыслах, нарушениях герметичности подводных нефтехранилищ и трубопроводов на речных переходах. Для предотвращения потерь нефти применяют различные конструктивные методы или системы контроля утечек. Все мероприятия по предотвращению загрязнения морских акватории и защите окружающей среды можно разделить на административные (организационные) и технические. Правительства многих стран под действием общественности уделяют большое внимание проблеме охраны окружающей среды при добыче и транспорте нефти с морских месторождении. Нефтяные компании, прежде чем приступить к реализации того или иного проекта, обязаны всесторонне изучить степень его воздействия на окружающую среду и предусмотреть защитные меры. Для предотвращения загрязнения моря нефтью при танкерных перевозках рядом стран выполняются следующие положения:
— запрещение слива балластных вод с нефтью в любой точке мирового океана;
— определение для крупнотоннажных танкеров строго ограниченных и проверенных обязательных маршрутов следования;
— создание во всех портах и других опорных пунктах побережья мобильных средств, обеспечивающих ликвидацию плавающей на поверхности воды нефти, а также запасов веществ, позволяющих производить физическую, биологическую и другие виды очистки загрязненной поверхности моря.
Танкеры, прибывающие в порт для погрузки нефти или для ремонта, освобождаются от балластной воды, в которой содержатся остатки нефтяного груза или эмульсии, образовавшиеся при промывке отсеков перед докованием. Решениями конференций Межправительственной морской консультативной организации (ИМКО) и других международных организаций слив балластной воды в море запрещен. Сброс балласта рекомендуют производить в специально предназначенные резервуары нефтебаз с последующей сепарацией нефти и воды. Балластные или промывочные воды, поступающие на очистные сооружения, содержат большое количество вредных примесей: нефть и нефтепродукты (в виде эмульсий и суспензий), сероводород, сульфиды, меркаптаны-,-минеральные и органические кислоты, минеральные соли и др. Обработанная вода в конечном итоге сбрасывается в водоемы, причем требования к ее химическому составу в большинстве стран весьма строгие. Это предъявляет высокие требования к технологии очистки.

ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.