Прискорене зростання видобутку нафти і, відповідно, розвідувального буріння, транспорту, переробки; широке застосування сучасних технологій, заснованих на нових фізичних принципах, з використанням високих тисків і температури; спорудження потужних трубопровідних систем підвищують екологічну небезпеку нафтогазових виробництв, підсилюють їх вплив на повітря, воду, грунт, рослинний і тваринний світ, інші компоненти природного комплексу. У багатьох випадках нафту, газ, їх супутники і продукти переробки, кислоти, луги, інгібітори та інші шкідливі речовини, що використовуються підприємствами, а також відходи і викиди є основними забруднювачами навколишнього середовища.
Екологічні проблеми видобутку нафти і газу
Екологічні проблеми транспорту нафти і газу
Для транспорту нафти і газу будуються нові магістральні підземні і підводні трубопроводи, збільшуються обсяги танкерних перевезень. Намітилася тенденція до збільшення діаметрів нафтопроводів і газопроводів і водотоннажності нафтоналивних суден. В даний час є супертанкери дедвейтом 500 тис. Т, в перспективі їх вантажопідйомність досягне 1 млн. Т. Посилена розробка нових нафтових і газових родовищ і пов'язана з цим далека транспортування нафти і газу можуть поставити під загрозу екологічну рівновагу у багатьох районах планети. В результаті порушень технологічних режимів, аварій і катастроф відбувається забруднення суші, водойм і навіть незаселених крижаних масивів Арктики і Антарктиди нафтою і нафтопродуктами. Найбільш ефективним засобом транспортування нафти і газу є магістральні трубопроводи, протяжність і продуктивність яких стає дедалі більше. Трубопроводи мають наступні переваг ва перед іншими видами транспорту: несхильність впливу кліматичних умов; можливість прокладки трубопроводів по найкоротшій відстані; герметичність, що є однією з умов нормальної експлуатації; безперервність технологічного процес са перекачування, що дозволяє широко впроваджувати комплексну автоматизацію; відсутність порожнього пробігу. Гер-метизація трубопроводів забезпечує мінімальні втрати нафти і газу при їх доставці в порівнянні з іншими видами транспорту. У разі пориву трубопроводу останній може бути Секціонірованние за допомогою лінійних засувок, що значно знижує обсяг пролитої нафти. У багатьох країнах при будівництві та експлуатації магістральних трубопроводів основні вимоги пред'являються до забезпечення їх безпеки і захисту навколишнього середовища. У проекті норм будівництва нафто- і газопроводів, розробленому спеціальною комісією ЄЕС, для районів з різною щільністю населення обмовляється певна товщина стінок трубопроводу. За національними органами збережено право встановлювати більш жорсткі вимоги для трубопроводів, що проходять через водні перешкоди і поблизу водойм. При будівництві трубопроводів через судноплавні річки застосовують спосіб «труба в трубі». При цьому через міжтрубний простір можна здійснювати контроль за станом обох трубопроводів, а також робити заміну внутрішнього трубопроводу в разі порушення його герметичності. Підвищенню надійності підводних переходів сприяють застосування труб з високоякісних сталей; 100% перевірка зварних з'єднань досконалими засобами контролю, гідравлічне випробування трубопроводу під тиском вище робочого, ретельне вивчення гідрологічного режиму водойм і обґрунтування меж можливого розмиву дна і берегів. При будівництві переходів через річки і, особливо, при прокладці трубопроводів через гірські потоки особливу увагу звертають на берегоукріплювальні роботи та заходи, що забезпечують стійкість трубопроводів. У більшості країн Західної Європи передбачають глибину закладення трубопроводів, рівну 1 м. Однак для особливих випадків обумовлюється більш значна величина заглиблення. Це відноситься, наприклад, до болотистих землях в Нідерландах, лежачим нижче рівня моря, а також до районів передбачуваного будівництва доріг і каналів. Велика увага приділяється захисту трубопроводів від корозії. У ряді країн уже накопичено достатній досвід в цій області. Для запобігання від корозії використовують різні покриття з мастики або пластикової стрічки. Ізоляційне покриття ретельно провисання ряется перед засипанням трубопроводу. Для додаткової механічної захисту трубопроводу при перетині річок зазвичай застосовується бетонна ізоляція. Крім того, як правило, використовується система катодного захисту на випадок пошкодження ізоляційного покриття.
Вельми жорсткі вимоги пред'являються до виявлення витоків з трубопроводу. Ці вимоги однакові і для великих аварій, пов'язаних з великими по? терямі продуктами для дрібних витоків, які можуть значний час залишатися непоміченими. Причини виникнення витоків з трубопроводів різні. Найчастішою з них є корозія стінок трубопроводів, що призводить до утворення свищів. Іншими причинами порушення герметичності трубопроводів, що викликають розриви, можуть бути хвилі тиску, зсуви, землетруси, пошкодження при будівельних роботах і т.п. Іноді незначні витоки можуть залишатися невиявленими протягом тривалого часу, що в результаті призводить до втрати великої кількості продукту і забруднення навколишнього середовища. Застосовують різні методи виявлення витоків нафти. Багато сучасні системи контролю витоків працюють в комплексі з обчислювальними машинами. Ефективність того чи іншого методу визначається часом, що витрачається на виявлення витоку, і точністю визначення місця порушення герметичності. Всі існуючі методи контролю можуть бути розділені на дві групи: безперервний або динамічний контроль, здійснюваний без зупинки нафтопроводу, і статичний контроль на зупиненому трубопроводі, що проводиться через певні проміжки часу. Безперервний контроль дозволяє виявляти витоку понад 50 м8 / ч; малі витоку до 10 л / год вдається виявити лише при зупиненій перекачуванні. Динамічний контроль виробляють наступними способами: ультразвуковим, радіоактивним, обчисленням лінійного балансу і способом негативних ударних хвиль. Статичний контроль здійснюється методом диференціального тиску і методом падіння тиску. Обидва методи контролю часто доводиться поєднувати, так як необхідно контролювати і великі, і малі витоку з трубопроводів. Ультразвуковий метод виявлення витоків заснований на використанні звукового ефекту, що виникає при виділенні рідини через малий отвір в стінці труби. Між інтенсивністю звуку при витоку, тиском і в'язкістю нафти в трубопроводі в місці витоку існує певна залежність. Значний вплив робить середовище, в яку закінчується нафта. Вивчення звукових ефектів, що виникають при виділенні рідини з трубопроводу, призвело до розробки різних детекторів. Уздовж траси нафтопроводу через певні відстані поміщають спеціальні пристрої, що генерують опорні ультразвукові сигнали. Детектори одного типу, переміщаючись в трубопроводі з потоком, вловлюють сигнали, що видаються при виділенні рідини, і сигнали від маркерних генераторів. Детектори іншого типу самі випромінюють ультразвукові коливання. Ці сигнали, які пройшли через нафту, і відбиті від стінки труби, уловлюються детектором і реєструються разом з маркерними сигналами. Місце витоку визначається при порівнянні сигналів, відбитих від пошкоджених ділянок трубопроводу, з сигнал лами маркерних генераторів. На магістральних нафтопроводах важливо визначати не тільки наявність витоку, але і її місце розташування. Цю проблему можна вирішити застосуванням радіоактивного методу (методу трассеров). Він заснований на реєстрації радіоактивного випромінювання речовини, що проник з трубопроводу назовні через що утворилися свищі. В трубопровід запускається невелика кількість радіоактивного трасуючого речовини, яке разом з потоком рідини просочується через отвори в стінках. Радіоактивні трассери затримуються в грунті поблизу свища. Місце витоку визначається приладами зовнішнього або внутрішнього виявлення радіоактивності. Хімічний склад трасера залежить від складу маркірується рідини. Розрізняють два способи маркування: рівномірну, для виявлення свищів на порівняно невеликих ділянках трубопроводу, в якому підтримується постійний тиск без переміщення рідини (статичний метод), і маркування партією, при якій між двома партіями нерадіоактивного продукту рухається пробка радіоактивної речовини (динамічний метод). Зовнішнє виявлення радіоактивності здійснюється індикаторами, що переміщуються уздовж траси трубопроводу. Активність трасера повинна бути порівняно високою, а період напіврозпаду рівним часу пошуку витоку. Внутрішнє виявлення радіоактивності здійснюється поршневим скребком, обладнаним індикатором і записуючим пристроєм. Для визначення герметичності на нафтопроводах використовують також методи диференціального тиску і падіння тиску. Метод диференціального тиску заснований на рівність тисків по обидва боки лінійної засувки при відсутності витоків. Для провисання дення вимірювань трубопровід зупиняють і перекривають декількома засувками. Різниця тисків у сусідніх секціях контролюють за допомогою дифманометрів (зі шкалою 0,5 атм), встановлених у засувок. Якщо на одному з суміжних ділянок є витік, то баланс порушується, про що сигналізує прилад. Однак через мінливість температури грунту і нафти вздовж траси розбаланс тисків може спостерігатися значний час і при відсутності витоків. Тому для отримання вірних результатів необхідно зупинити нафтопровід на тривалий час (до кількох діб), що призводить до втрати робочого часу. Метод падіння тиску полягає в тому, що оператор дистанційно перекриває засувки уздовж трубопроводу, протягом 15 мин.-стежить за зміною тиску. При зміні тиску оператор, припускаючи наявність витоку, переходить до випробувань за методом диференціального тиску. Поряд з розробкою методів контролю витоків шукають також способи їх швидкої ліквідації. Для ремонту трубопроводів застосовують механічні засоби (стягують хомути, кожухи та ін.) І спеціальні покриття з клейких і швидко затвердевающих речовин. У США запатентований метод займання нафти, яка витікає з трубопроводу при його розриві, для запобігання забрудненню навколишнього середовища, особливо в арктичних районах. По колу трубопроводу укладають поздовжні трубки невеликого діаметру з крихкого матеріалу, всередині яких знаходиться сердечник з фосфору, оточений термітним складом. Як термітного складу застосовують суміш алюмінію з окисом заліза. При розриві магістрального нафтопроводу відбувається пошкодження трубки з термітом, в результаті чого фосфор, стикаючись з атмосферою, загоряється і підпалює термітний склад, від якого загоряється випливає з трубопроводу нафту. Тим самим запобігають забрудненню навколишнього середовища, а полум'я палаючої нафти полегшує пошук витоку.
У зв'язку зі значним зростанням підводних магістральних нафтопроводів, що з'єднують морські родовища нафти зі споживачами на суші, і збільшенням обсягу танкерних перевезень, особливо супертанкерами дедвейтом до 500 тис. Т, зростає небезпека загряз-вати морів і внутрішніх водойм За оцінками експертів щорічно в морську воду потрапляє близько 5 млн. т нафти. Це становить серйозну загрозу для навколишнього середовища. Морях і інших водойм завдається величезна шкода: гинуть морські тварини, риби, птиці, рослинність; стає непридатною для використання вода; забруднюється узбережжі - зони поселення і відпочинку людей. Через великі безповоротних втрат нафти значної шкоди наноситься нафтової промисловості. Основними джерелами забруднення моря нафтою є скидання баластної води з танкерів, аварії на підводних нафтопроводах і танкерні катастрофи, витоку нафти і нафтопродуктів при перекачуванні в море з одного танкера на інший, а також під час вантажних операцій танкерів на рейдах нафтогавані та біля причалів. Відомо, що після розвантаження танкера на стінках його вантажних відсіків залишається у вигляді плівки не менше 0,3% перевезеної нафти. У танкерів вантажопідйомністю 100 тис. Т загальна поверхня внутрішніх стінок резервуарів складає 80 тис. М2, на них осідає близько 400 т нафти, яка потрапляє в балластную воду ІПРІ відсутності належних сепараційних установок потрапляє в море. За різними даними, забруднення, викликані аваріями танкерів і установок морського нафтовидобутку, складають 4% від загального обсягу нафти і нафтопродуктів, що потрапляють в море. При простому порівнянні втрати нафти при аваріях і загибелі танкерів можуть здатися невеликими на тлі мільйонів тонн нафти, що скидаються з баластної водою. Однак такі втрати характеризуються великою концентрацією нафти в море, швидко розповсюджується і забруднює значні акваторії і прибережні зони. З ростом вантажопідйомності танкерів, появою супертанкерів і сверхсупертанкеров обсяг нафти, що втрачається в разі аварії »значно збільшується. Витоку нафти в море і річки можуть відбуватися при аваріях на підводних нафтопроводах і установках для видобутку і збору нафти на морських промислах, порушеннях герметичності підводних нафтосховищ і трубопроводів на річкових переходах. Для запобігання втрат нафти застосовують різні конструктивні методи або системи контролю витоків. Всі заходи щодо запобігання забрудненню морських акваторії і захисту навколишнього середовища можна розділити на адміністративні (організаційні) і технічні. Уряди багатьох країн під дією громадськості приділяють велику увагу проблемі охорони навколишнього середовища при видобутку і транспорті нафти з морських родовищі. Нафтові компанії, перш ніж приступити до реалізації того чи іншого проекту, зобов'язані всебічно вивчити ступінь його впливу на навколишнє середовище і передбачити захисні заходи. Для запобігання забруднення моря нафтою при танкерних перевезень низкою країн виконуються наступні положення:
- заборона зливу баластних вод з нафтою в будь-якій точці світового океану;
- визначення для великотоннажних танкерів строго обмежених і перевірених обов'язкових маршрутів слідування;
- створення в усіх портах та інших опорних пунктах узбережжя мобільних засобів, що забезпечують ліквідацію плаваючою на поверхні води нафти, а також запасів речовин, що дозволяють виробляти фізичну, біологічну та інші види очистки забрудненої поверхні моря.
Танкери, які прибувають в порт для навантаження нафти або для ремонту, звільняються від баластної води, в якій містяться залишки нафтового вантажу або емульсії, що утворилися при промиванні відсіків перед докування. Рішеннями конференцій Міжурядової морської консультативної організації (ІМКО) та інших міжнародних організацій слив баластної води в море заборонений. Скидання баласту рекомендують проводити в спеціально призначені резервуари нафтобаз з подальшою сепарацією нафти і води. Баластні або промивні води, що надходять на очисні споруди, містять велику кількість шкідливих домішок: нафта і нафтопродукти (у вигляді емульсій і суспензій), сірководень, сульфіди, меркаптани -, - мінеральні та органічні кислоти, мінеральні солі та ін. Оброблена вода в кінцевому підсумку скидається в водойми, причому вимоги до її хімічним складом в більшості країн дуже строгі. Це висуває високі вимоги до технології очищення.