Природні води є одним з об'єктів нафтового забруднення і поряд з атмосферою і літосферою відчувають техногенний вплив при розвідці і видобутку вуглеводнів. При цьому, в першу чергу, відбувається зниження якості вод в результаті забруднення нафтою. промисловими стоками, хімреагентами, буровими розчинами.
Величина світових втрат нафтопродуктів становить за різними оцінками кілька сот мільйонів тонн на рік, з них близько 20% щорічно потрапляє в Світовий океан. При надходженні вуглеводнів в природні води збільшуються концентрації органічних речовин і високотоксичних продуктів (фенолів, нафтенов). Одночасно знижується швидкість газообміну між водним середовищем і атмосферою. Розчинність нафти у воді є визначальним властивістю в процесі забруднення гідросфери. Збільшення цього показника відзначається в наступній послідовності: парафіни - нафтени - олефіни - ароматичні речовини.
Одним з поширених представників поліциклічних ароматичних вуглеводнів є бензпірен, що володіє сильним канцерогенну дію, ГДК якого в воді встановлено в 0,05 мкг / л.
Присутність нафти і нафтопродуктів в природних водах, що перевищує ГДК, як правило, скорочує або повністю виключає практичне використання останніх. У табл. 2.1 наведені відомості по ГДК забруднювачів нафтового походження в різних об'єктах водокористування.
Надходження нафти в океан призводить до скорочення і погіршення біологічних і рекреаційних морських ресурсів. Площа забруднення від розливу 1 т нафти при товщині плівки кілька сотих мікрометра може скласти більше 30 км 2.
Гранично допустимі концентрації нафтопродуктів в природних водах
Інтенсивність процесів самоочищення залежить від кліматичних умов регіонал від властивостей самої нафти. Міграція нафти і нафтопродуктів у водному середовищі здійснюється в плівковій, емульгованої і розчиненої формах, а також у вигляді нафтових агрегатів. Донні опади акумулюють нафту. однак цей процес не можна розглядати як самоочищення акваторій. В цьому випадку розкладання сорбованих вуглеводнів відбувається значно повільніше, ніж у водному середовищі. Крім того, на контакті середовища і руслових відкладень встановлюється динамічна рівновага і опади можуть служити повторним джерелом забруднення водойми.
Відома прямий зв'язок між температурним режимом і діяльністю мікрофлори. очищає воду від нафти. Найбільш ефективно процеси самоочищення проходять в районах екваторіального шельфу і набагато повільніше на глибоководних акваторіях і в приполярних морях, де нафта може зберігатися в розчиненому стані або у вигляді емульсії на водній поверхні протягом декількох десятків років.
Розвідка та видобуток нафти на континентальному шельфі також супроводжується техногенним забрудненням Світового океану. За закордонним оцінками, надходження нафти в океан з цього джерела не перевищує 200-300 тис. Т / рік. Аварійні розливи найбільш часто відбуваються при випробуваннях свердловин і транспортування вуглеводневої сировини по трубопроводах на берегові збірні пункти.
Для охорони гідросфери від нафтового забруднення велике поширення повинні отримати превентивні природоохоронні заходи. знижують або виключають ймовірність аварії при видобутку і транспортування вуглеводневої сировини. Вони пов'язані зі збільшенням витрат на будівництво суден, морських стаціонарних платформ н підводних трубопроводів, але їх обсяг значно менше витрат на застосування методів очищення води і збитків від погіршення біологічних і рекреаційних ресурсів Світового океану.
Масштабність техногенного впливу розвідки і розробки родовищ вуглеводнів на підземні води залежить від геологічної будови, гідродинамічних і термобарических умов, технології експлуатації нефтегазоводоносних комплексів.
Вплив техногенних чинників безпосередньо позначається на змінах фізико-хімічного складу та органолептичних властивостей ґрунтових вод, а з деяким запізненням у часі - і на якісних характеристиках підземних вод глибоких структурних горизонтів. Як наслідок, гідрохімічна і температурна обстановка в водоносних горизонтах, сформована під впливом техногенних факторів, впливає на фільтраційні властивості порід. Експериментальні дані свідчать, що при зміні температури від 20 до 80 ° С проникність глин зростає на один або два порядки, що, в свою чергу, обумовлює збільшення швидкості латеральної міграції підземних вод і вертикального водообміну.
При фільтрації води, забрудненої нафтопродуктами. відбувається їх постійне накопичення у вмісних породах. Разом з тим, паралельно накопиченню йдуть процеси розкладання органічних речовин з урахуванням реальної фізико-хімічної обстановки в колекторі.
Випадки нафтового забруднення широко поширені в багатьох промислово розвинених країнах. Зазвичай на цей вид забруднення припадає 30-40% загального забруднення підземних вод і за масштабами негативного впливу нафта коштує в одному ряду з провідними хімічними забруднювачами - сполуками азоту, сірки, хлору і фосфору. З вітчизняної і зарубіжної практики відомі приклади, коли підземні водозабори були виведені з ладу на десятки років в результаті забруднення нафтопродуктами. На окремих об'єктах забруднення практично неможливо ліквідувати з прийнятними техніко-економічними показниками. Ефективність боротьби з нафтовим забрудненням підземних вод в значній мірі знижується через недостатню вивченість механізму забруднення нафтопродуктами і слабкою розробленості методів його індикації.
В даний час для нейтралізації впливу стічних вод на навколишнє середовище застосовується їх природне упаривание в ставках-випарника і на полях фільтрації, закачування в глибокі поглинаючі горизонти і заводнення продуктивних колекторів для ППД.
Перші два способи використовуються обмежено, так як опосередковано впливають на забруднення повітряного середовища і підземних вод.
Найбільш прийнятним з екологічних та економічних позицій є заводнення продуктивних горизонтів. Крім підвищення нафтовіддачі, ППД дозволяє зменшити ймовірність зміни просторового положення або руйнування покладів через збільшення градієнтів напорів в продуктивних резервуарах.
У вітчизняній і зарубіжній практиці накопичено досвід поховання промислових стічних вод в глибокі поглинаючі горизонти. Вони повинні мати значний майданні поширення, високі ємнісні і фільтраційні характеристики, бути приуроченим до зони застійного або уповільненої гідродинамічного режиму, володіти витриманими водоупорами, що виключають гідравліческуто зв'язок пласта-колектора з іншими водоносними горизонтами. Обов'язковою умовою повинна бути сумісність складів пластових та закачані вод. В іншому випадку відбувається відкладення солей в привибійній зоні нагнітальних свердловин, що негативно позначається на їх приемистости. Ділянки розміщення нагнітальних свердловин необхідно розташовувати за межами сейсмічно активних районів.
Контроль за гідрогеологічними параметрами поглинаючих горизонтів здійснюється за допомогою спостережних свердловин. Однак навіть при дотриманні всіх запобіжних заходів, що пред'являються до системи нагнітання і вбирного об'єкту, поховання стічних вод в підземні горизонти представляє потенційну небезпеку для геологічного середовища.
Найбільш раціональне використання підземних вод і розсолів, що видобуваються разом з нафтою, можливо при заводнении продуктивних горизонтів для підтримки пластового тиску. Застосування системи ППД дозволяє підвищити нефтеотдачу пластів і темпи відбору нафти і, як наслідок, скоротити термін розробки родовища. Крім того, вирішується питання оборотного водопостачання нафтовидобувних підприємств і скорочуються витрати на буріння поглинаючих свердловин. В даний час понад 1,5 млрд. М 3 пластових вод відкачується з колекторів разом з нафтою, з них 90% попутних вод застосовується в системах заводнення, а по окремих об'єднанням цей показник досягає 95-100%. Завдяки утилізації цих вод, в оборотному водопостачанні частково компенсується витрата прісних вод для технологічних цілей при видобутку нафти. Використання пластових або стічних вод дозволяє підвищити коефіцієнт витіснення нафти на 5-8% в порівнянні з застосуванням прісних вод для тієї ж мети. Однак сумарне споживання поверхневих вод при розвідці та експлуатації родовищ вуглеводневої сировини ще досить значно,
Особливу увагу слід приділити біологічної і хімічної сумісності закачуваних вод. Застосування прісних вод для заводнення нафтових колекторів сприяє розвитку мікробіологічних процесів і, як наслідок, зараженіюпродуктівних пластів аеробними і анаеробними бактеріями. Швидкість формування мікробіологічного спільноти в привибійну зонах нагнітальних свердловин залежить від фізико-хімічних умов пласта і кількість закачуваної води, що містить кисень. В середньому цей період часу обчислюється декількома місяцями, рідше першими роками від моменту початку розробки родовищ з ППД.
При контакті закачуваних і підземних вод відзначається зміна термодинамічних умов міграції флюїдів, що супроводжується порушенням сольового рівноваги і інтенсифікацією процесів біогенної сульфатредукции.
Відомо, що близько 80% втрат від корозії нафтопромислового обладнання пов'язано з діяльністю сульфатвосстанавлівающіх бактерій. Під впливом цих мікроорганізмів проиходит окислення водню металу і осадження заліза в сульфидной формі. Сульфід заліза утворює гальванічну пару з залізом, в якій сульфід заліза є катодом, а залізо піддається анодному розчиненню. Швидкість корозії металу може досягати 6 мм / рік.
Для захисту обладнання і комунікацій від корозії широко використовують інгібування всієї видобутої рідини і закачується в пласт води.
Для запобігання солеотложенія в продуктивних пластах і дня захисту від мікробіологічної корозії нафтопромислового обладнання застосовують для ППД природні і стічні розчини, сумісні за хімічним складом з підземними водами. Можливе використання хімічних реагентів-інгібіторів в композиції з полімерами, бактерицидами і іншими активними речовинами.
При наявності в природній зоні глинистих мінералів під впливом нагнітається води знижується проникність пласта і прийомистість свердловин. Розбухання інтенсивно розвивається при контакті з прісними водами і істотно знижується при використанні попутних вод підвищеної мінералізації. Досвідчені дані показують, чгго розбухання глин не відбувається при мінералізації закачуваної води більше 20-30 г / л і вмісті іонів кальцію і магнію більше 10%.