Умиралиева А.Б., Абдрахманов С.Т., Ермуханова Н.Б.
Кызылординский государственный университет им Коркыт Ата, г. Кызылорда.
Источники техногенного загрязнения месторождения Сарбулак
Аварии на месторождении
Сарбулак, могут возникнуть:
- на стационарных установках и объектах (добывающие скважины,
перерабатывающие мощности, сосуды, работающие под давлением и т.д.);
- на внутри промысловых и магистральном трубопроводах;
- в емкостях для хранения сжиженных газов, жидких
химикатов и реагентов
- на передвижных источниках опасности при ДТП и
перевозке химических и других опасных веществ.
Основными загрязнителями
окружающей среды при технологических процессах нефтедобычи являются: нефть
и нефтепродукты, сернистые и сероводородсодержащие
газы, минерализованные пластовые и сточные воды нефтепромыслов и бурения скважин, шламы бурения, нефте- и водоподготовки и химические реагенты, применяемые
для интенсификации процессов нефтедобычи, бурения и подготовки нефти, газа и воды.
Источники загрязнения при бурении скважин условно
можно разделить на постоянные и временные. К первым относятся фильтрация и
утечки жидких отходов бурения. Ко вторым – нарушение герметичности
зацементированного заколонного пространства, приводящее к заколонным
проявлениям и межпластовым перетокам; поглощение бурового раствора при бурении;
выбросы пластового флюида на земную поверхность; затопление территории буровой
паводковыми водами или при таянии снегов. Общим для второй группы является то,
что источники загрязнения носят вероятностный характер, а их последствия трудно
предсказуемы. Наибольшую
опасность для объектов природной среды представляют
производственно-технологические отходы бурения. Соотношение отходов бурения
каждого вида определяется используемой технологией бурения.
Наибольший объем среди отходов бурения
составляют буровые сточные воды, т.к. строительство скважин сопровождается
потреблением значительных объемов воды: суточная потребность буровой в
технической воде колеблется от 25 до 120 м3 в зависимости от: 1)
природно-климатических условий; 2) геолого-технических особенностей
проводки скважин и 3) от организации системы водоснабжения: прямоточная –
источниками водообеспечения служат открытые водоемы (озера, ручьи, реки),
артезианские скважины или оборотная - объем сточных вод меньше, но степень их
загрязненности выше. Как показала практика, в среднем норма водопотребления
составляет 0.9-1.1м3 на 1м проходки.
В среднем суточные объемы образующихся буровых
сточных вод могут составлять 20-40м3 на одну скважину (куст).
По условиям образования БСВ можно разделить на 3
категории:
- производственные сточные воды (формируются в
процессе выполнения технологических операций, работы оборудования);
- хозяйственно-бытовые;
- атмосферные (связаны с атмосферными осадками,
их объем может достигать 1.5 - 8% от общего объема БСВ).
Основными объектами водопользования и
водоотведения на буровой (т.е. источниками образования БСВ) являются:
- насосная группа (охлаждение штоков шламовых
насосов);
-
дизельный блок;
- рабочая площадка буровой вышки (мытье);
- блок очистки буровых растворов (от выбуренной
породы);
- узел приготовления и утяжеления растворов;
- циркуляционная система (зачистка емкостей от
осадка бурового раствора);
- блок химических реагентов.
На бурящихся скважинах сбор производственных и
атмосферных сточных вод осуществляется в водяные амбары, как правило, самотеком
по водоводным каналам, устроенным либо в грунте, либо представляющих собой
металлические или железобетонные желоба. Поступление БСВ из одного амбара в
другой осуществляется естественным перетоком или с помощью перекачивающих
устройств. Такие
амбары в подавляющем большинстве случаев сооружаются в минеральном грунте с
соблюдением требований гидроизоляции.
Сточные воды загрязнены буровым раствором и его
компонентами, выбуренной породой, хим. реагентами, нефтью, нефтепродуктами.
Поэтому водяные амбары представляют собой серьезный источник загрязнения
природной среды.
Одними из опасных видов отходов бурения
считаются отработанный буровой раствор и буровой шлам или выбуренная порода.
Промывочная жидкость, циркулирующая в скважине,
служит для удаления продуктов разрушения горных пород с забоя. В мировой
практике в 95% для этого используются глинистые буровые растворы на водной
основе плюс хим. реагенты, т.к. качество промывочной жидкости определяет
эффективность буровых работ: механическую скорость бурения, вероятность
возникновения различного рода осложнений, в т.ч. поглощений, флюидопроявлений,
нарушение устойчивости горных пород и т.д.
Для регулирования фильтрационных и
структурно-механических свойств буровых растворов используют химические
реагенты. В качестве профилактической противоприхватной добавки большое
распространение получила нефть.
Промывочная жидкость – это химическая продукция,
т.к. для ее получения использован широкий ассортимент материалов, хим.
реагентов и добавок. Таким образом, попадание промывочной жидкости, как и любой
другой химической продукции, в природную среду потенциально таит в себе
опасность проявления негативных последствий.
Процесс загрязнения почвогрунтов отходами
бурения разделяется на 3 стадии:
- характеризуется
образованием поверхностного ареала загрязнения и незначительным проникновением
компонентов отходов в грунтовую среду;
-
происходит вертикальная инфильтрация жидких компонентов;
- характеризуется боковой миграцией
загрязнителей. Все это вызывает нарушение экологического равновесия, т.к.
ландшафты разрушаются, а иногда утрачивают, полностью или частично, и
биологическую продуктивность, гибнет растительность и животный мир. Отсутствие
растительности, в свою очередь, ведет к расчленению рельефа, заболачиванию
территории. Характер
загрязнения почвогрунтов на 2 и 3 стадиях определяются проницаемостью грунта.
При высокой проницаемости боковая фильтрация происходит лишь вблизи зеркала
грунтовых вод. В менее проницаемой среде боковая фильтрация значительна и у
земной поверхности. Отходы
бурения отрицательно влияют на фракционный состав и агрохимиические показатели
почв. Причина этого в высокой минерализации и щелочности бурового раствора:
рН=9.5; содержание твердой фазы (глина) – 68.9%; содержание воды – 27.84%;
содержание нефти – 3.26%. Солевой компонентный состав: Cl- - 4899мг/л; HCO-
3 – 1830; SO4
2- - 5450; Ca2+ - 50; Mg2+ - 60.8; Na+ - 6648мг/л.
Жидкие
буровые отходы, попадая в почву, плохо смешиваются с ней, образуя крупные
глинистые комки, обладающие большой вязкостью и липкостью. При высыхании они не
разрушаются, а агрономическая ценность почвы
ухудшается. В
местах скопления буровых растворов происходит увеличение плотности почв от 1.12
до 1.5 г/см3, что является неблагоприятным фактором для развития
растений. Попадание
буровых растворов в почву увеличивает их щелочность: рН водной вытяжки –
6.8-7.04 → 8.35-8.37, а это угнетает растения. Высокая минерализация
буровых растворов приводит к резкому увеличению засоленности почвы, что ведет к
полной гибели растений. Резко возрастает количество токсичного для растений
хлора, натрия. Таким
образом, отходы бурения крайне негативно влияют на почву и растения. При попадании на почву нефти тяжелые
фракции проникают на незначительную глубину и задерживаются верхними слоями
грунта. Более легкие фракции проникают на большую глубину. Следовательно,
загрязнение происходит главным образом легкими фракциями. На сильнозагрязненном
участке глубина проникновения нефти может достигать 90 см и более. Однако,
через некоторое время площадь загрязнения может уменьшиться в случае частичного
смыва нефти дождями и разложения почвенной микрофлорой. По мере продвижения
нефти вниз уровень ее содержания (насыщения) в грунте снижается. Ниже определенного
уровня, называемого остаточным насыщением, и составляющего 10-12%, нефть
перестает мигрировать и становится неподвижной. Миграция нефтяного
загрязнения зависит от сорбционной способности грунтов. В общем случае грунты
могут сорбировать меньшее количество нефти, чем воды. Чем выше насыщенность
грунтов водой, тем ниже их способность сорбировать нефть. Анализы проб на
содержание вредных веществ свидетельствуют о том, что концентрации металлов и
нефтепродуктов в растительности на территории месторождения Сарбулак (Рис1) близки
общим фоном
или уровням слабо загрязняемых промышленных территорий.
Рисунок 1. – Содержание
валовой формы тяжелых металлов(cреднее значение мг/кг) в почве на месторождении
Сарбулак
в вегетационный период 2012г
Основными факторами
антропогенной нарушенности растительного покрова месторождения Cарбулак являются
механические нарушения, связанные с бурением и эксплуатацией скважин. В целом,
экологическая ситуация на месторождении Сарбулак удовлетворительная.
Техногенное влияние на состояние растительности за пределами отведенной
территории для скважин незначительное. В непосредственной близости к скважинам,
на площадках размером приблизительно 50х50м наблюдаются сильные механические
нарушения почвенного и растительного покрова. Растительный покров чаще всего
отсутствует, но местами наблюдается естественное зарастание единичными
экземплярами однолетних солянок.
В результате мониторинговых наблюдений за весь
вегетационный период дана пространственная оценка растительного покрова на
территории месторождения Сарбулак, по
степени воздействия процессов природного и антропогенного опустынивания.
Оценено общее состояние видов, подверженных влиянию опустынивания, модельных
видов-аккумуляторов вредных веществ – индикаторов антропогенного нарушения и
загрязнения.
Для предотвращения загрязнения почв и подземных вод
необходим контроль за герметизацией
системы сбора и транспорта нефти.
1. Заключительные отчеты по
проекту «Производственный мониторинг окружающей среды месторождения Сарбулак ТОО «КускодьТранс Сервис».г.Кызылорда, 2011г.
2. Давыдова С.Л, Тепляков В.В. Экопроблемы
нефтепереработки. – М.:Изд-во РУДН, 2010.
3. Хаиров Г.Б. Экологически безопасная технология
строительства глубоких разведочных скважин. – М.:ВНИИОЭНГ,1996. – 203 с.
4. Саданов А.К., Айткельдиева
С.А., Файзулина Э.Р. Биотрансформация нефти в почвенной экосистеме – Алматы,
2010г.-172 с.