Способы утилизации серы – отходов нефтегазовой промышленности и
расширение области ее применения
Б.Ж.Кожагелди, А.А.Омарова, Г.Ж.Карнакова,
И.Светлов,
Р. Жуманбаев
Таразский
государственный университет им. М.Х. Дулати
Нефтедобыча является основной и наиболее
динамично развивающийся отраслью
экономики Республики Казахстан.
Нефтегазовые проекты стали катализатором
инвестиционной активности в Казахстане. Занимая 12-ое место в мире по
разведданным запасам нефти и конденсата, в рейтинге ведущих нефтедобывающих
держав Казахстан занимает пока 23-е место.
Структура балансовых запасов углеводородов
состоит из разрабатываемых (53%), разведываемых (43%), подготовленных
промышленному освоению (53%),и законсервированных (0,6%) месторождений [1]. Месторождение Тенгиз – самое глубокое в мире
гигантское месторождение нефти, верх нефтеносного коллектора которого залегает
на глубине 4000 м (13000 футов). Ширина Тенгизского
коллектора -19км(12миль),а длина – 21км (13 миль) толщина нефтеносного пласта
составляет 1м.
Вероятные запасы углеводородов казахстанского
сектора Каспийского моря оценивается 13 млрд.т. условного топлива.
Одной из основных проблем, связанных с
нефтедобычей в Казахстане, является проблема утилизации газовых запасов
Казахстана. По оценкам лондонского Центра по глобальным энергетическим
исследованиям, некоторые перспективные структуры на северном шельфе Каспия
содержат больше газа, чем нефти. Попутный газ создает серьезные проблемы на
пути разработки месторождений – приходится решать , что делать с большими
объемами высокосернистого газа в предельно уязвимой экологической обстановке
Каспия [2].
В результате добычи и переработки нефти и
попутного газа на месторождении образуется сера которые содержат порядка 20%
сероводорода и сернистых соединений.
Сера является циклическим элементом в системе
суша- океан- атмосфера-суша, в которой она принимает участие в виде соединений,
обладающих различным агрегатным состоянием. Соединения серы по своему
отрицательному воздействию на окружающую среду занимают одно из первых мест
среди загрязняющих веществ.
Ситуация по отношению к сере сильно изменилась в
результате жестких экологических требований минимизация выбросов серы и ее
производных в окружающую среду. Многие химические элементы имеют глобальный
цикл, но для серы он является самым активным
из – за вкладов как естественных, так и антропогенных источников.
Антропогенная эмиссия серы связана со сжиганием угля и нефтепродуктов, с
металлургической промышленностью и нефтеочисткой, а также за счет
автотранспорта. За последнее столетие антропогенная эмиссия серы увеличилась
так, что превысила естественный фон.
Технология хранения, используемая ведущими
нефтедобывающими компаниями такова, что очищенная сера, охлаждаясь,
превращается в твердую и в виде блоков хранится на открытых оборудованных
площадках – серных картах [3].
Хранение серы в виде больших блоков на открытых
площадках в настоящее время имеет место в Канаде в («Форт Мак МюррейСинкурд»
порядка 7 млн.тн, Ванкувере – 300тыс.тн.), Франции («Лак Тоталь Эксплорейшен энд Продакшн – 1 млн.тн»),
Россия (Астрахангазпром
– 1,5 млн.тн),
а также Казахстане месторождение Тенгиз 1,3 млн.тн.
При этом ожидается что, ежегодные объемы
производства и открытого хранения серы на месторождении «Кашаган» в Казахстане
составят порядка 4 млн.тонн. Применяемые в Канаде и ряде других стран способ
подземного хранения серы для Казахстана оказался не приемлемым, в связи с
наличием почвенных вод в верхних слоях пород в районе хранения серы.[4]
В связи с этим научные исследования в Казахстане
были сконцентрированы на направлении открытого хранения серы на серных картах.
Для растительного и животного мира сера является
одним из важных элементов. Она наряду с углеродом, водородом, кислородом азотом
и фосфором является макроэлементом питания и входит в состав белков. В организм
человека сера поступает в виде различных органических и неорганических
соединений, и она составляет 0,15% массы тела человека.
Вместе с тем, повреждающий эффект серы при
длительной ингаляции в производственных условиях заключается в нарушении ряда
обменных процессов и течения окислительно – восстановительных ферментных
реакции, блокированием SH- и приводящих к
расстройствам со стороны нервной системы, желудочно- кишечного тракта,
бронхолегочной системы, раздражением кровеносных органов. Гигиенические
нормативы для элементарной серы ПДКрз
=6,0 мг/м аэрозоль, класс опасности (ГОСТ 127.1-127.3). Основное
токсическое действие серы в окружающей среде обусловлено главным образом
диоксидом серы. Диоксид серы совместно с оксидами азота и другими ингредиентами
при взаимодействии с водяными каплями облаков и выпадающего дождя образуют
кислоты, соли кислот, что приводит к образованию кислотных дождей с рН<4,5.
Кислотные дожди оказывают как непосредственное вредное действие на биоту,
осаждаясь на зеленой массе растений, так и косвенное, закисляя почвы и водоемы.
При закислении почвы снижается количество доступных питательных веществ и
соответственно плодородие.
Открытое хранение восстановленной элементарной
серы в многотонажных блоках приводит к негативному воздействию на окружающую
среду и поэтому необходимо проводить экологическую оценку местности.
Наибольший вклад в загрязнение окружающей среды
могут вносить сублимация и пылеобразование элементарной серы, выделения остаточного
сероводорода из блока серы с образованием серной кислоты и этим факторам надо
уделять большое внимание.
Огромную роль в развитии нефтегазопромышленных
регионов играет правительственная программа[5]
,реализация которой по проблемам охраны окружающей среды предполагает в
том числе:
- создание в соответствии с международными
нормами, нормативной правовой и научно – методической базы, обеспечивающей
формирование инфраструктуры по очистке, производству и хранению серы и других
сопутствующих продуктов при добыче углеводородного сырья;
-разработка и реализации новых перспективных
направлений утилизации серы с созданием инновационных производств.
Природоохранные мероприятия – все виды
хозяйственной деятельности, направленные на снижение и ликвидацию отрицательного
антропогенного воздействия на окружающую среду, сохранение, улучшение и
рациональное использование природных ресурсов. Эффект от проведения
природоохранных мероприятий складывается из эффекта, проявляемого в отрасли и
эффекта от уменьшения ущерба, наносимого окружающей среде[6].Экономический
ущерб, наносимый окружающей среде – это практические или возможные потери или
негативные изменения в окружающей среде, вызванные ее загрязнением и выраженный
в денежной форме. В настоящее время различают три вида экономического ущерба,
наносимого окружающей среде: фактический, возможный и предотвращенный.
Сегодня сере нашли применение дающее возможность
не вредить экологии, и к тому же получать прибыль. Из 9млн.тн «залежей» серы,
лежавшие на серных картах несколько лет снизилось до 830 тыс.тонн. Оператор
особым образом выстроил свою технологическую модель роста производства «черного
золота»,отныне нежелательные примеси закачиваются обратно в пласт.
На Тенгизе были расширены мощности по
переработке серы в гранулы, введена установка грануляции. Теперь налив на
серные карты не производится все идет в переработку. В таянии серных карт
сыграл свою роль также рост цен на тенгизское желтое сырье, которое выпускается
в разных видов. Высококачественную серу покупают страны Средиземноморского
бассейна, Центральной Азии, также России и Китая и Украины.
Список литературы
1. Джантуреева Э.
Нефтегазовые недропользователи подводят итоги //Кazakhstan:Междунар.деловой
журнал.-Алматы,2006.-№1.
2. Беркалиев Т. Главные
экологические проблемы Каспийского моря //ЭкоклубCATENA.- Ашхабад,2006.2002.
3. Кларк П.Д. Доклад на
Координационном совете по проблеме «ОВОС для объектов открытого хранения серы
на Тенгизе»(20 декабря 2006г.)- Астана,2006.
4. Wassink B., Hyne
J.B. The potential for fugitive sulfur dust formation – a laboratory method of
measurement //ASRL Quarterly bulletin. – 1992. -Vol. 29, № 2. -P.23-32.
5. Волков И.И. и др.
Глобальный биогеохимический цикл серы и влияние на него деятельности
человека.-М.,1983.-424c.
6. Кожагелды Б.Ж.
Основные,подходы к решению геоэкологической задачи Прикаспийского региона в
связи с разработкой нефтегазовых месторождений //Наука и образование Южного
Казахстана.-Шымкент,2007.-№2(61).-С 42-45