Отходы производства

Газовые выбросы. Атмосферные выбросы сопровождают все ста­дии освоения и эксплуатации нефтегазовых месторождений и об­разуются в результате:

• сжигания попутного газа и избыточных количеств углеводо­родов в ходе опробования и эксплуатации скважин;

• сжигания газообразного и жидкого топлива в энергетических установках в газотурбинах, двигателях внутреннего сгорания на платформах, судах и береговых сооружениях;

• дегазации буровых растворов при различных операциях их добычи и обработки.

Большое распространение получило сжигание попутных газов, растворенных в пластовой нефти и выделяемых из нее по мере снижения давления в количествах до 300 м³ на каждую тонну не­фти. Попутные газы составляют около 30 % валовой мировой до­бычи газообразных углеводородов. В России объемы ежегодно сжи­гаемых газов достигают 10—17 млрд м³. Наблюдения в районах наземных нефтегазовых разработок указывают на серьезную опас­ность этого источника загрязнения. В Нижневартовском регионе Тюменской области выбросы вредных веществ в атмосферу от эксплуатации Самотлорского месторождения в течение последне­го десятилетия колеблются в пределах 0,38—1,1 млн т/год. Ток­сичность выбросов значительно возрастает, если в состав природ­ного газа входит сероводород, как, например, для Оренбургского (6 % в составе природного газа) и Астраханского (28 %) газокон-денсатных месторождений. В этом случае при горении природно­го газа образуется диоксид серы, который поступает в атмосферу. При взаимодействии с влагой воздуха образуется серная кислота, которая вместе с осадками выпадает на почву. В результате проис­ходит закисление почв и природных источников воды, создаются ситуации, близкие к экологической катастрофе.

При опробовании только одной нефтяной скважины в канад­ской зоне моря Бофорда за сутки в море поступило свыше 350 т углеводородов, в том числе и полициклических соединений.

Таким образом, сжигание отходящих газов при освоении и эксплу­атации нефтяных скважин является серьезной экологической проблемой отрасли и требует разработки инженерных технологических решений.

Жидкие и твердые отходы. К числу жидких и твердых отходов относятся буровые растворы, шламы и пластовые воды.

Буровые растворы обеспечивают смазку и охлаждение бурового инструмента, вынос на поверхность выбуренной породы. Буровые растворы представляют собой полидисперсную коллоидную или эмульсионную смесь.

Имеется три категории буровых растворов — на нефтяной ос­нове, на водной основе и синтетические.

- Буровые растворы на нефтяной основе отличаются высокими антифрикционными свойствами и незаменимы при проходке на­клонных и горизонтальных стволов и твердых горных пород. Ос­нову таких растворов составляет нефть или другие нефтепродукты (дизельное топливо, минеральные масла и др.).

Таблица. Содержание основных компонентов в буровых растворах на нефтяной основе

Присутствие в буровых растворах нефтяных углеводородов обу­словливает их высокую токсичность, поэтому во многих странах введены жесткие ограничения на их использование. В целях смяг­чения экологических последствий от сброса таких растворов в окружающую среду в последнее время дизельное топливо заменя­ют минеральными маслами.

В настоящее время только 1 — 2 % пробуренных скважин осваи­вают с применением растворов на нефтяной основе.

- Буровые растворы на водной основе наиболее распространены и предпочтительны в экологическом плане. Их используют при бурении скважин на суше и на морском шельфе. Растворы гото­вят на морской или пресной воде, количество которой в ком­позиции достигает 90 %. Дополнительно вводят специальные гли­ны, например, бентонит с добавками барита, каустическую соду и ряд других солей и реагентов. Обычно используют не более 1 — 20 препаратов. Например в США наибольшее распростране­ние получили четыре ингредиента — барит, бентонит, лигнин и лигносульфонат. Состав растворов зависит от глубины про­ходки.

Рецептура буровых растворов для прохождения

приповерхностных и нижних горизонтов разведочных скважин

на шельфе Сахалина

- Буровые растворы на синтетической основе в настоящее время активно разрабатываются. Основу этих растворов составляют про­дукты химического синтеза — эфиры растительного происхожде­ния, полиолефины и другие синтетические вещества. Такие жид­кости применяются для наклонного и горизонтального бурения. Они обеспечивают сохранность стенок скважины, уменьшают количество твердого шлама, отличаются низкой токсичностью и быстрым распадом в морской среде. Широкое использование их сдерживается высокой стоимостью. Буровые растворы содержат много тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий, цинк, хром, медь).

Эколого-токсикологическая характеристика буровых растворов. Компоненты буровых растворов подразделяют на три группы в за­висимости от относительного содержания и степени токсичности.

В первую группу входят базовые макроэлементы, концентра­ция которых в растворах колеблется в пределах 20 — 30%. К ним относятся буровые глины (бентонит), утяжелители (барит), а так­же эфиры целлюлозы, лигносульфонаты и некоторые другие ве­щества, определяющие главные химические и физико-химические свойства буровых растворов. Для этих компонентов характерна низкая токсичность (ПДК в пределах 1 — 100 мг/л).

Вторая группа включает широкий перечень препаратов самого различного назначения: антифрикционные добавки, моющие сме­си, эмульгаторы, диспергаторы, полимерные смолы, нефть и неф­тепродукты. Их ПДК определяется тем значением, которое в Рос­сии принято для нефти, — 0,05 мг/л.

Третья группа объединяет вещества и препараты, которые при­сутствуют в малых концентрациях, но обладают повышенной ток­сичностью. В эту группу входят биоциды (препараты для подавле­ния образования бактерий), ингибиторы коррозии, пенообразо­ватели (ПДК 0,1 — 1,0 мг/л). Во многих странах мира применение сильно токсичных препаратов запрещено.

Отдельные ингибиторы, например, фосфоксит-7, ИКБ 2-2 и ИКБ 2-6, отличаются высокой токсичностью (ПДК на уровне 10"³—10⁴ мг/л) и способностью вызывать генетические и тера­тогенные поражения.

Аналогичные эффекты обнаруживают и для ряда поверхност­но-активных веществ.

Нужно учесть, что токсичные вещества входят в состав буро­вых шламов в микроколичествах, поэтому основной механизм вредного действия водных буровых растворов связан с присут­ствием в них тонкодисперсной фракции бентонита, барита и ос­татков бурового шлама. Все остальные компоненты присутствуют в значительно меньших концентрациях и не играют существен­ной роли в формировании суммарной токсичности смесевых пре­паратов.

Буровые шламы. Буровые шламы представляют собой измель­ченную горную породу, вынесенную на поверхность с циркули­рующей промывочной жидкостью.

Состав шлама в значительной степени зависит от типа горных пород, через которые проходит скважина. В шламах находятся гру­бые и крупные частицы минералов и горных пород с размерами до нескольких сантиметров. При оценке токсичности шламов ре­шающую роль играет присутствие в нем нефтяных углеводородов, токсичных компонентов буровых растворов и тяжелых металлов.

Присутствие в шламах нефти неизбежно при использовании буровых растворов на нефтяной основе. Концентрация нефтяных углеводородов в таких шламах составляет до 100 г/кг. Шламы, по­лученные при работе с водяными буровыми растворами, содер­жат следовые количества нефти.

Повышенное по сравнению с фоном содержание тяжелых ме­таллов возникает в результате введения в буровые растворы бари­та с примесями металлов и некоторых компонентов, содержащих железо и хром.

Вынесенные на поверхность глинистые и другие минералы яв­ляются инертным материалом. Последствия сброса таких отходов аналогичны тем нарушениям, которые возникают при повыше­нии содержания в воде минеральной природной взвеси. Вредное механическое воздействие шлама на донные организмы менее значимо по сравнению с тонкодисперсной фазой буровых раство­ров.

Главным токсическим агентом в составе буровых шламов счи­тается нефть и ее фракции, которые накапливаются в процессе бурения при их контакте с сырой нефтью.

Согласно международным стандартам допустимое содержание нефти в сбрасываемых буровых шламах после их очистки не долж­но превышать 100 г/кг.

Действие буровых шламов на морские организмы носит в ос­новном физический характер. В случае присутствия в шламах не­фти в количествах более 1 г/кг эти эффекты сопровождаются суб­летальным и летальным исходом.

Пластовые воды. Пластовые воды представляют собой раствор минеральных солей с примесью сырой нефти, низкомолекуляр­ных углеводородов, органических кислот, тяжелых металлов, взве­шенных частиц. Ежедневные объемы сбросов с отдельных плат­форм могут составить от 2 000 до 7 000 м³ при содержании нефти 20 — 37 мг/л. Средний состав пластовых вод приведен в табл.

Усредненный состав пластовых вод, извлеченных на северо-восточном шельфе острова Сахалин

В состав пластовых вод входит также метанол. Его часто исполь­зуют для предотвращения отложений твердых гидратов природ­ного газа в трубах и скважинах. Объемы закачки и сбросов таких реагентов, как правило, не контролируются. Метанол — токсич­ное вещество (ПДК 0,1 мг/л). Кроме того, он повышает раствори­мость других органических веществ и тем самым усиливает их ток­сичность. При эксплуатации газовых месторождений необходимо ведение экологического контроля не только за отходами производ­ства, но и за токсичностью используемых реактивов.

При сбросах в открытое море пластовые воды быстро разбав­ляются за счет перемешивания. Мониторинг экологической об­становки в районах длительных сбросов пластовых вод показывает отсутствие каких-либо заметных биологических последствий. Од­нако надо учитывать большие объемы сбросов пластовых вод и содержание в них эмульгированной нефти 20 — 40 г. По мере ис­черпания запасов скважины объемы пластовых вод и содержание в них токсичных углеводородов нарастает. Изменчивость химиче­ского состава этого вида отходов делает его одним из факторов экологической опасности, особенно при сбросах на мелководье.

Дата добавления: 2015-07-11