Воздействие нефтегазовых объектов на окружающую среду

Воздействие нефтегазовых объектов на почву, растительный и животный мир

Строительство всегда затрагивает флору и фауну территории. Основные виды воздействия:

• отчуждение территории;
• осушение или подтопление территории;
• прокладка дорог и линий коммуникаций;
• загрязнение компонентов ОС взвешенными, химическими веществами и др.;
• вырубка леса и изменение характера землепользования;
• изменение гидрологического режима водных объектов;
• шумовые, световые, вибрационные, электромагнитные воздействия.

Важнейшим объектом экологических исследований при оценках воздействий является почва. Почва - это основное звено биогеохимического круговорота веществ в экосистемах, это источник поступления различных веществ в растения и по трофическим цепям в организм человека. Почвы аккумулируют загрязнители в гумусовом горизонте в течение длительного периода.

Химическое загрязнение почв нефтепродуктами, буровыми и тампонажными растворами происходит при плохой обваловке и слабой гидроизоляции амбаров. Безопасный уровень поступления загрязнителей определяется порогом самоочищающей способности почвы. Наиболее устойчиво и опасно нефтяное загрязнение. Глубина просачивания нефти для песчаных и супесчаных почв составляет 1,0 м и более. Сильная загрязненность характеризуется проникновением нефти на глубину более 25 см, слабая - до 10 см.

При слабом загрязнении нефтью эффективна вспашка, позволяющая разрыхлять и перемешивать загрязненный слой. Для реанимации почв со средней степенью загрязненности необходимо частичное снятие загрязненного слоя, проведение вспашки в течение 2-3 лет и внесение минеральных и органических удобрений. Сильное загрязнение делает почвы непригодными для ведения сельского хозяйства водохозяйственного использования. Период восстановления почвенно-растительного покрова после загрязнения нефтью в количестве 12 в зависимости от климатических особенностей может растянуться на 25 лет.

Трансформация нефти в почвах происходит в 3 этапа:

• физико-химическое разрушение легких фракций УВ;
• микробиологическое разрушение низкомолекулярных фракций;
• трансформация высокомолекулярных смол.

Нормальные алканы деградируют в первые месяцы, более устойчивыми являются циклоалканы и тетраароматические УВ; высокоустойчивы к деградации пентаароматические УВ, асфальтены и смолы.

При бурении скважин и добыче углеводородов значительные площади земель оказываются в зоне подработки и теряют свою первоначальную ценность. Рекультивация нарушенных территорий - это комплекс мероприятий по восстановлению нарушенного почвенного покрова, биоресурсов, природной и геологической среды. Процессы рекультивации должны носить системный характер и занимать равное положение с процессами эксплуатации недр. Рекультивация земель должна осуществляться за счет средств добывающих компаний. Эти средства должны входить в себестоимость готовой продукции.

При бурении скважин загрязнителями почв, морских и грунтовых вод являются буровые растворы, содержащие различные химические реагенты, буровые растворы на нефтяной основе, а также пластовые воды, которые могут содержать в одном кубометре до 300 кг солей. На некоторых месторождениях на каждую добытую тонну нефти из недр извлекается до 10 тонн пластовых вод.

Наибольший объем отходов при бурении составляют буровые сточные воды (БСВ), представляющие собой многокомпонентные суспензии, содержащие нефть и нефтепродукты, минеральные и органические вещества. В сточных водах в растворенном виде присутствуют минеральные соли натрия, калия, кальция, магния и химические реагенты. Нефтепродукты находятся в БСВ в эмульгированном и растворенном состояниях. Высокий уровень загрязненности БСВ не допускает их сброса в объекты природной среды без предварительной очистки.

Наиболее рациональным и экологически оправданным методом утилизации БСВ является переход на замкнутый цикл водоснабжения буровой установки, что обеспечит снижение норм водопотребления. Например, сточные воды можно использовать для приготовления тампонажных растворов. После окончания строительства скважины БСВ и отходы буровых растворов (ОБР) следует вывозить на соседние скважины для повторного использования.

Одной из важных задач природоохранной деятельности буровых предприятий является внедрение в промысловую практику почвозащитных агроэкологических мероприятий, поскольку установлено угнетающее действие отходов буровых растворов и высокоминерализованных пластовых вод на активность почв.

Шламовые амбары - это токсичный очаг для прилегающих территорий. Во избежание утечек в грунт места размещения емкостей для хранения ГСМ и растворов, котлованов для сточных вод и бурового шлама должны быть обвалованы и гидроизолированы. Шламонакопители выводят из сельскохозяйственного оборота значительные площади. Обследование шламовых амбаров на месторождениях, где бурение велось с использованием соленасыщенных буровых растворов, показало, что на месте работы буровой установки площадь засоления грунтов и подземных вод достигает 4,5 га. При этом плодородие почв не восстанавливается даже спустя 11 лет после окончания бурения. Полное рассоление почв не зафиксировано ни на одном из участков, примыкающих к ранее пробуренным скважинам.

Исследование техногенного воздействия шламовых амбаров на окружающую среду выявило, что они либо вообще не имеют гидроизоляции, либо она нарушена и их содержимое проникает в грунты на глубину до 80 м. При попадании ОБР в почву происходит разрушение почвенных ферментов, за счет чего снижается продуктивность почвенного покрова. В частности, при попадании в почву отходов растворов, содержащих 15% нефти и нефтепродуктов, урожайность падает практически до нуля и почва не восстанавливается в течение длительного времени - до 15-20 лет.

В процессе бурения используют воду из близлежащих водоемов или из специально пробуренных скважин. Следует максимально полно использовать сточные воды на технологические нужды, не допуская их сброса на рельеф. При бурении одной скважины безвозвратное потребление и потери воды достигают 3500 , а количество выпускаемых в водоемы производственных сточных вод составляет примерно 1,5 на один метр проходки.

Представление о количестве получающихся отходов бурения можно получить из следующего примера. НаТенгизском месторождении общее количество отходов в амбарах составило почти 220 тыс. т. общий объем которых составил более 120 . В среднем количество отходов буровых растворов от проходки одной скважины составляло более 3000 т или 1600 .

При проектной вместимости одного амбара 5000 отходы химических реагентов и материалов заняли третью часть вместимости амбара. При этом содержание нефти, битума и дизельного топлива в одном амбаре составило более 1000 т. Кроме этого в шламовый амбар также сбрасывался избыток тампонажного раствора. Остальной объем амбара заполнялся выбуренной породой, а после технической рекультивации - грунтом, вынутым при строительстве амбара.

Подобный способ захоронения полужидкой массы отходов бурения в шламовых амбарах на территории буровой практикуется почти повсеместно. Способ локализации отходов бурения посредством засыпки котлованов без их обезвреживания не решает полностью задачи защиты почвы и грунтовых вод от загрязнения отходами.

Из всех видов загрязнения почвенной среды нефтепродуктами и другими группами загрязняющих веществ наиболее опасным является загрязнение горизонта грунтовых вод, так как токсичные вещества могут мигрировать на большие расстояния, распространяться за пределы первоначального участка и проникать к водозаборным сооружениям. Над загрязненной поверхностью подземных вод формируется газовая оболочка из углеводородов.

Нижний безопасный уровень содержания нефтепродуктов в почвах составляет 1000 мг/кг (табл. 6.5). Ниже этого уровня в почвенных экосистемах происходят процессы самоочищения. Верхний безопасный уровень содержания нефтепродуктов зависит от типа почвы. климатической зоны и состава нефтепродуктов. Следует заметить, что до сих пор остаются недостаточно изученными вопросы токсической активности многих используемых в бурении реагентов.

С позиции экологической безопасности более предпочтительны механические способы сбора разлитой нефти. Широко используются методы, основанные на свойствах некоторых материалов поглощать нефть: торф, мох, опилки, сено, полиуретан, целлюлоза, смолы. Искусственные сорбенты можно использовать повторно после регенерации. Поглощающая способность комбинированных поглотителей нефти достигает 26 кг/кг. а кратность использования - 30 раз.

Перечень химических препаратов для использования при ликвидации нефтяных разливов насчитывает более 200 наименований. Из них различают следующие основные группы:

• эмульгаторы для создания эмульсий с целью диспергирования нефти и ускорения ее разложения;
• отвердители для придания нефти густой консистенции и последующего механического удаления;
• моющие средства для смывания нефтяных пленок, пятен и покрытий с пляжных участков.

На первых этапах ликвидации загрязнений почв используют механический способ удаления слоя почвы и физико-химические методы очистки: сжигание, промывка или сорбция. Применение нефтеразлагающих бактерий-биодеструкторов позволяет снижать загрязнения лишь в поверхностном слое почвы. К тому же процесс этот занимает 2—3 сезона. Процесс самоочищения под действием природной микрофлоры является длительным - до 25 лет. Этот период можно сократить на 5-7 лет, применяя рыхление или внесение сорбентов. Остаточная нефть по химическому составу представляет собой битум, что дает основание считать процесс деструкции законченным. На окончательной стадии рекультивации используют посев нефтестойких растений: клевер, щавель, осоку и др.

Наиболее эффективный метод - биотехнологии, основанные на окислении нефтепродуктов микроорганизмами. В результате происходит расщепление углеводородов, их минерализация и последующая гумификация.

В глобальном плане количество нефтешламов в накопителях и масштабы загрязнений почв увеличиваются. Восстановление нарушенных земель значительно отстает от темпов загрязнения, потому что очистка почвы от нефтепродуктов представляет собой сложную проблему и требует высоких затрат. Стоимость рекультивации сильнозагрязненных участков достигает 150 тыс. долл. за гектар.

Химические реагенты используются также и при разработке нефтяных месторождений методом поддержания пластового давления. В случае внутриконтурного заводнения пластов расход воды составляет до 2 на тонну добытой нефти, а при площадном заводнении - более 15 на тонну добытой нефти.

Негативное воздействие нефтедобычи на лесной фонд, как правило, выходит за границы отведенных площадей на 25-35%. Прилегающая территория захламляется, количество лесных пожаров с началом нефтедобычи увеличивается в 3 раза.

На трассах ЛЭП и связи оставляется до 80% срубленной древесины, разбросанной или сдвинутой к стенам леса. Это повышает пожароопасность и появление вредителей леса.

Трубопроводы наряду с автодорогами находятся на первом месте среди линейных объектов по масштабам негативного воздействия на растительность и почву. Для однониточных трубопроводов ширина трасс в зависимости от диаметра труб составляет 20-32 м при ширине коридоров коммуникаций 80-220 м. По мере старения труб образуются свищи и аварийные порывы, в результате прилегающие территории загрязняются нефггью и минерализованными водами.

Центральные пункты сбора и подготовки нефти, газа и воды, ДНС и КС относят к экологически опасным объектам. При их строительстве и эксплуатации на отведенной площади полностью вырубается древостой, уничтожается живой почвенный покров. 40% территории загрязняется нефтепродуктами, минерализованными водами и химреактивами. Шум машин, факела и присутствие людей отпугивают диких животных.

Эксплуатационные буровые площадки (кусты скважин) — наиболее опасные объекты нефтедобычи. Периодический слив в амбары смесей различных токсикантов делает содержимое амбаров непредсказуемым, а их саморекультивацию невозможной.

Строительство и эксплуатация скважин сопровождается уничтожением почвенного покрова на 80%. загрязнением площадки нефтью, буровыми растворами и химреактивами на 40%. Фактические и нормативные размеры площадок совпадают редко: в среднем фактические площади кустов скважин в 2 раза превышают норматив отвода земель в постоянное пользование.

Отрицательное воздействие факелов распространяется на территорию в 3-4 раза превышающую площадь отвода. Это обусловлено потреблением кислорода, тепловым излучением, загрязнением атмосферы, растительности и почвы продуктами неполного сгорания УВ, окислами углерода, азота и серы и другими веществами. На площади влияния уничтожается древостой, замазучиваются и спекаются почвы.

На НПЗ из 1 т перерабатываемой нефти образуется до 7 кг шлама, в котором содержится 20% нефтепродуктов.

Аварийные разливы нефти - наиболее серьезный фактор нарушения биоценозов и почв на прилегающих территориях. Деградационные изменения фитоцинозов на участках умеренного загрязнения обратимы, и рекультивация почвы не требуется. Однако площади таких загрязнений составляют менее 5%.

Статистические данные отражают сведения о крупных разливах. Абсолютное большинство разливов нефти приводит к необратимым повреждениям природных комплексов с накоплением больших масс загрязнителей. Так. например, на 18 пробных площадях АО "Юганскнефтегаз" содержалось 17 остаточных нефтепродуктов. На большинстве площадей масса загрязнителя в переводе на 1 га колебалась от 103 до 409 т.

Наиболее токсична группа УВ с температурой кипения от 150 до . УВ с более низкой температурой кипения менее токсичны, поскольку быстро испаряются, не успевая проникнуть в растительную ткань. Основная причина гибели растительности - нарушение кислородного обмена в системе "почва-растение". Этот вид загрязнений губителен для насекомых и червей. Нефть вытесняет кислород из почвы, поэтому вспашка загрязненной территории и посадка определенных видов растений является наиболее действенным приемом рекультивации.

При попадании в речные воды нефть и ее продукты могут растворяться в пределах 10-30 . При концентрации около 0,1 погибает икра и молодь рыб. при 0,1-1,0 погибает планктон, при 10-15 погибает взрослая рыба.

Разливы минерализованных вод связаны с работой буровых установок. КНС заводнения нефтяных пластов, ЦПС, водоводов. Явные признаки солевого повреждения растительности наблюдаются при содержании ионов хлора в почвах свыше 0,1%. На основной территории разлива наблюдается полная гибель фитоценозов.

Количество промысловых сточных вод высокой минерализации может достигать 3 на 1 т добываемой нефти. Основной загрязнитель - хлориды, реже сульфаты, натрий, кальций и УВ. Эти же воды при заводнении скважин могут стать загрязнителями пресных горизонтов.

Бурение скважин связано с потреблением больших объемов воды. На 1 м проходки расходуется около 1,0 воды, которая загрязняется токсичными веществами. Состав буровых сточных вод (БСВ) зависит от минералогического состава пород, солевых толщ и рассолов, применяемых реагентов. На многие вещества, используемые в бурении, нет методик определения ПДК в средах. Например, глинопорошков существует несколько десятков модификаций с различного рода щелочными и полимерными добавками. В составе растворов всегда применяют смазочные добавки. ПАВ, утяжеляющие реагенты и другие ингредиенты.

В отработанных буровых растворах (ОБР) содержатся такие элементы I и II классов опасности, как свинец, ртуть, фосфор, кадмий, цинк, медь, кобальт, содержание которых во много десятков раз превышает ПДК в воде. В составе БШ присутствует порода (60-80%), органическое вещество (8-10%), водорастворимые соли (6%), нефть, утяжелители и др. При контакте БШ с атмосферными осадками происходит переход тяжелых металлов в водные растворы с миграцией этих токсикантов в поверхностные и грунтовые воды.

Сброс БСВ в природную среду недопустим, поэтому в процессе строительства скважин необходимо предусмотреть максимальную утилизацию этих вод. Наиболее экологически оправданным методом является переход на полностью или частично замкнутый цикл водообеспечения буровой.

Прошедшие обработку БСВ (центрифугирование, химическая коагуляция, электрокоагуляция) подаются в отстойники на 2-4 ч. осадок перекачивается в шламовый амбар для обезвреживания и утилизации.

Растительность на участках загрязнения отходами бурения погибает полностью.