Е.Г. Язиков, А.Ю. Шатилов
Геоэкологический мониторинг
Учебное пособие для вузов.- Томск, 2003.- 336 с.

Глава 6. Особенности организации мониторинга при различных видах хозяйственного освоения территорий

6.2. Мониторинг в районах развития нефтегазодобывающей промышленности

6.2.1. Общая характеристика

В районах освоения нефтегазовых месторождений наблюдаются значительные процессы воздействия на объекты окружающей среды связанные с обустройством нефтепромыслов (Панов и др., 1986; Белов и др., 1991; Гриценко и др., 1997). В ходе строительства и бурения скважин, а также нефтедобычи образуются различные по химическому составу жидкие стоки, твердые отходы, а также выбросы в атмосферу. Загрязняя почвы, поверхностные и грунтовые воды, атмосферу, они ухудшают их санитарно-гигиеническое состояние и снижают биологическую продуктивность (Панов и др., 1986; Кесельман и др., 1981; Булатов и др., 1997).

Основные технологические процессы, вызывающие загрязнение окружающей среды в период эксплуатации месторождения (Березин, 2000):

- строительство скважин (в случае расширения месторождения);

- сбор, первичная подготовка и транспорт нефти и воды;

- транспорт нефти по магистральным нефтепроводам;

- производственная и социальная инфраструктура – вспомогательные и обслуживающие производства (котельная, подстанции, автотранспорт и т.п.)

При строительстве скважин можно выделить следующие виды загрязнений:

- эксплуатационные (очистка сеток вибросит, мытью пола и оборудования, отработанная вода системы охлаждения);

- технические (обмыв поднимаемых труб, дополнительное загрязнение бурового раствора после цементирования, явление сифона);

- аварийные (нефтегазопроявления, нарушения заколонного пространства, неисправности запорной арматуры);

- технологические (утечки при приготовлении буровых растворов и химических реагентов, потери при отделении выбуренного шлама на механизмах грубой (вибросито, ситоконвейер), средней (гидроциклоны) и тонкой (центрифуги) очистки, при нарушении целостности желобной системы);

- природные (загрязнения в результате ливней и таяния снегов).

Основными загрязнителями окружающей среды при строительстве скважин являются:

- буровые сточные воды (БСВ);

- отработанные буровые растворы (ОБР);

- тампонажные растворы, буровой шлам (БШ);

- легкие углеводороды, испаряющиеся с поверхности земляных амбаров;

- продукты испытания скважин (нефть, газ, минерализованные воды) и др.

Отходы бурения содержат широкий спектр загрязнителей (таблица 6.2.1.)

Таблица 6.2.1

Характеристика основных видов загрязняющих веществ

Буровые сточные воды (БСВ) – один из наиболее значительных по объему видов загрязнителей, поскольку при проходке скважин, как правило, используется большое количество воды. В соответствии с РД-39-133-94   удельный объем образования БСВ на  месторождении ориентировочно может составлять 330,6 м³ на одну добывающую скважину (средняя глубина скважин по стволу 2645 м) и 395,8 м³ на одну водозаборную скважину (средняя глубина скважин по стволу 1855 м). БСВ, вследствие высокой подвижности и аккумулирующей способности, являются самыми опасными отходами при строительстве скважин. В настоящее время в Западно-Сибирском нефтяном регионе отсутствует отработанная технология очистки жидких отходов бурения до уровня ПДК. Утилизация жидких отходов осуществляется закачкой в систему ППД после отстоя в шламовых амбарах и соответствующей очистки на очистных сооружениях УПН.

Буровой шлам также является загрязнителем, он может содержать до 15% общей органики и до 37% утяжелителя. Удельный объем образования БШ составляет 198,4 м³/скв. (нефть) и 237,5 м³/скв. (водозаборные скважины минерализованной воды) (Групповой …, 1989).

При сооружении одной эксплуатационной скважины на   месторождении в шламовый амбар может поступать в среднем 797,3 м³ отходов бурения (ОБР, БСВ, БШ). Средний объем шламового амбара на  месторождении может составлять 877 м³ в расчете на 1 скважину. Из амбаров в случае их некачественного строительства, разрушения их обваловки талыми и дождевыми водами может происходить утечка отходов бурения и загрязнение почв, вод, растительности и т.д.

Технология сбора, подготовки и трубопроводного транспорта нефти представляет собой сложную систему (табл. 6.2.2).

Таблица 6.2.2

Источники загрязнения при сборе, подготовке и транспортировке нефти

Из таблицы следует, что основными загрязнителями в этом технологическом процессе являются нефть, попутный газ, ингибиторы коррозии и минерализованные воды.

При транспорте нефти по магистральным нефтепроводам основными загрязнителями окружающей среды являются нефть и нефтепродукты (табл. 6.2.1).

В производственной и социальной инфраструктуре основными источниками загрязнения окружающей среды являются:

- Котельная: выбросы в атмосферу продуктов сгорания попутного газа (рис. 6.2.1);

- Транспортные средства (автомобили, вертолеты): выбросы в атмосферу отработанных газов;

- Вахтовый поселок: сброс хозяйственно-бытовых стоков (рис. 6.2.2), образование твердых бытовых отходов;

- Несанкционированные свалки металлолома (рис. 6.2.3).

Таблица 6.2.3

Источники отрицательного воздействия на окружающую среду при транспорте нефти по магистральным нефтепроводам

Анализ основных загрязнителей компонентов ландшафта показывает, что все они обладают определенной токсичностью по отношению к живым организмам, влияют на здоровье человека, изменяют свойства почв, состав воды и т.д.

Выбросы в атмосферу на месторождении формируются за счет организованных источников  (факел, котельная, печь ПТБ-10, печь БН 5,4) (рис. 6.2.4) и   неорганизованных (технологические резервуары УПН, насосный блок УПН, замерные установки на кустовых площадках, трубопровод) (рис. 6.2.5). Источниками выбросами ЗВ являются также автомобильный транспорт.

По классу опасности выбрасываемые загрязняющие вещества подразделяются следующим образом:

- 1 класс опасности: бенз(а)пирен;

- 2 класс опасности: диоксид азота, бензол;

- 3 класс опасности: сажа, диоксид серы, толуол, ксилол;

- 4 класс опасности: оксид углерода, углеводороды (по гексану), углеводороды (по метану).

К твердым загрязняющим веществам относится сажа, остальные являются газообразными (табл. 6.2.4).

Таблица 6.2.4

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

В процессе эксплуатации возможны мелкие утечки продуктов производства  и выход паров и газов в атмосферу. На установках ДНС утечки происходят на бетонированную площадку с бордюром, затем они направляются в ту же емкость.

Утечка нефтепродуктов из нефтесборных сетей, а также на кустах скважин и КНС могут воздействовать на почву, поверхностные и грунтовые воды.

На месторождении могут образовываться твердые бытовые отходы (ТБО) в результате жизнедеятельности эксплуатационного персонала, а также нефтяной шлам в результате  очистки резервуаров и оборудования УПН. Твердые бытовые отходы рассматриваются как отходы нетоксичные, а нефтяной шлам относится к токсичным отходам III класса опасности.

При строительстве скважин на месторождении для сбора и обезвреживания отходов бурения используются шламовые двухсекционные амбары. Обычно рекультивированные амбары зарастают сорной растительностью в течение 2-5 лет. В начале поселяются такие виды, как мятлик, одуванчик, подорожник, кипрей и другие сорные виды, на переувлажненных местах рогоз и другие влаголюбивые виды. Затем они сменяются древесными видами:  осиной и березой. Шламовые амбары (ША), как объекты захоронения отходов бурения III-IV класса опасности, являются основными длительно действующим источником загрязнения почвогрунтов и подземных вод химреагетами и нефтепродуктами. По результатам исследований, проведенных сотрудниками геологического факультета МГУ в 1998 г. по комплексной оценке экологического риска эксплуатации  нефтегазовых месторождений Западной Сибири (Комплексная …, 1998), отмечено следующее состояние грунтов рекультивированных ША:

- зона загрязнения почв ограничена 30-50 м в направлении потока грунтовых вод на глубину аэрации почв (3,2 м);

- степень загрязнения грунтов по потоку грунтовых вод соответствует низкому уровню, а в стороне от  потока -  слабому уровню типично поверхностного загрязнения;

- дренируемые грунты участков склонов водораздельных поверхностей и надпойменных террас загрязнены очень слабо на глубину, не превышающую 2 м;

- загрязнение торфяно-болотных почв и подстилающих их слабопроницаемых грунтов (суглинки,  глины) по направлению потока болотных вод в 3-5 м от ША очень сильное и высокое.

Рекультивация ША путем его засыпки грунтом и песком создает в ближайшие годы благоприятные условия для начала почвообразовательных процессов и появления  растительности сорно-разнотравного типа. Тем не менее, ША  длительное время остается источником загрязнения почв в зоне аэрации и подземных вод, залегающих в поверхностных горизонтах разреза.

На территории месторождения функционируют комплексы производственных сооружений, разобщенных территориально, но технологически объединенных системами трубопроводов, линиями электропередач, транспортными связями. Среди них можно выделить  кустовые площадки (рис. 6.2.6, 6.2.7), одиночные разведочные скважины, вахтовый поселок, промзона, в состав которой входят опорная база промысла, УПН, БКНС, факельное хозяйство, резервуарный парк, насосные, нагревательные печи, водозаборные сооружения (рис. 6.2.8), подстанция 35/6 кВ, вертолетная площадка, открытая стоянка техники, внутрипромысловые сети, нефтесборные сети, водоводы, ЛЭП, автодороги, объединенные в общий коридор коммуникаций, автодороги труднопроходимые, внешние сети, нефтепровод и другие.

Каждый из инженерных объектов является в той или иной мере источником техногенного загрязнения окружающей среды. Ведущими компонентами техногенных потоков являются нефть, газ, конденсат, пластовые минерализованные воды, сточные воды (бытовые и производственные), продукты сгорания газа. Любая технология не исключает возможность нарушения, и загрязнения компонентов природной среды, поэтому на месторождении реализован ряд мер по минимизации воздействий, пространственной локализации и восстановлению нарушенных территорий, в частности, принцип рационального использования  территориальных ресурсов через концентрированное размещение скважин в кустах и линейных сооружений  в коридорах коммуникаций. Это позволяет сократить площадные размеры техногенного вторжения и сосредоточить проведение комплекса природоохранных мероприятий и регламентных работ на участках, поддающихся эффективному контролю.

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят загрязняющие вещества, содержащиеся в дымовых газах, образующихся в результате сжигания попутного газа на факельных установках. Равнинность территории, отсутствие застойных явлений в атмосфере  способствует хорошему рассеиванию загрязняющих веществ.

При выделении ландшафтных систем на местности в основу  закладываются следующие принципы: комплексность, относительная однородность, генетическое единство, однотипность. По степени антропогенной измененности ландшафтных систем (экосистем) выделяются  две группы: природно-антропогенные и антропогенные. Под природно-антропогенными понимаются модифицированные экосистемы, в которые один или несколько компонентов изменены человеком. К этим ландшафтным экосистемам относятся  экосистемы вторичных лесов на месте рубок и гарей, лесные культуры, залежи и др. Под антропогенными приняты ландшафтные системы, морфологическая структура которых трансформирована человеком в значительной степени и имеет новые свойства, в их существовании ведущую роль играет антропогенный режим. К этим ландшафтным системам отнесены технологические площади промысла (промзона, площадка ОБП, кустовые площадки) карьеры грунта и линейные объекты промысла (автодороги, трубопроводы, ЛЭП).

На территории месторождения могут устанавливаться участки загрязненных и деградированных земель. Под деградацией почв понимается совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественному ухудшению ее свойств и режимов, снижению природно-хозяйственной значимости земель (Соколов и др., 1978). Под природно-хозяйственной значимостью понимается качество земель, лимитирующее характер и эффективность их хозяйственного использования, участия почвенного покрова в обеспечении функционирования экосистем и существования природных ландшафтов. Могут выделяться следующие типы деградации почв и земель с учетом их природы, реальной встречаемости и природно-хозяйственной значимости последствий:

- технологическая деградация (в т.ч. нарушенная);

- эрозия (в т.ч. водная и ветровая);

- засоление;

- заболачивание.

Нарушение земель представляет собой механическое  разрушение почвенного покрова и обусловлено открытыми  и закрытыми разработками полезных ископаемых и торфа, строительными и геологоразведочными работами и др. Под заболачиванием понимается изменение водного режима, выражающееся в увеличении периодов длительного переувлажнения, подтопления и затопления почв. Линейная эрозия представляет собой размыв почв и подстилающих пород, проявляющихся в виде формирования различного рода промоин и оврагов. Под степенью деградации почв и земель в целом понимается характеристика их состояния, отражающая ухудшение качества их состава и свойств. Крайней степенью деградации является уничтожение почвенного покрова. Степень деградации  почв и земель может проводиться согласно методики определения размеров ущерба от деградации почв и земель, утвержденной Минприроды России 11.07.94, Роскомземом 08.07.94 и согласованной с Минсельхозпродом России, Россельхозакадемией (Соколов и др., 1978) по пяти уровням диагностических показателей:

0 -  не деградированные (ненарушенные);

1 - слабо деградированные;

2 -  средне деградированные;

3 - сильно деградированные;

4 - очень сильно деградированные (разрушенные), в т.ч. уничтоженный почвенный покров.