Нефтяной газ как источник загрязнения атмосферы

Несмотря на то, что максимальная степень использования ресурсов нефтяного газа в старых нефтегазодобывающих районах Поволжья и Северного Кавказа достигает 90-96 %, его отрицательное воздействие на биосферу в ряде случаев является доминирующим среди существующих источников загрязнения.

Следует учитывать высокую миграционную активность газообразных веществ, которые фиксируются не только у источника загрязнения, но и на значительном удалении от него. Помимо химического воздействия при сжигании газа происходит и тепловое загрязнение атмосферы.

Уровень распространения загрязнения по площади при сжигании газа в факелах зависит от дебита и качественного состава газа, его относительной плотности, времени года и преобладающего направления ветров в районе месторождения. Слабая циркуляция в приземных слоях атмосферы приводит к осаждению компонентов газовых потоков на поверхность почвы и водоемов.

В новых нефтедобывающих районах существует диспропорция между темпами добычи углеводородного сырья и вводом в действие систем сбора и переработки попутного газа.

Охрана воздушной среды в нефтяной промышленности проводится, главным образом, в направлении борьбы с потерями нефти за счет уменьшения испарения ее при сборе, транспортировке, подготовке и хранении. Для этого проектируются герметизированные системы сбора нефти и антикоррозионные наружные и внутренние покрытия трубопроводов и емкостей, устанавливаются непримерзающие клапаны, расширяется применение резервуаров с понтонами или плавающими крышами и другие технические решения. С целью уменьшения вредных выбросов в атмосферу сокращается сжигание нефтяного газа в факелах.

 

14.2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОХРАНЫ НЕДР НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (по Ю.П. Гаттенбергеру)

Охрана недр (или геологической среды) нефтяных месторождений составляет одну из важнейших сторон деятельнооти геологической службы нефтеразведочных и нефтедобывающих предприятий. Соответствующими нормативными документами и регламентами предусматривается составление специальних разделов (глав) по охране недр и окружающей природной среды в отчетах по подсчету запасов и проектированию разработки нефтяных месторождений. Внимание к этим проблемам постоянно возрастает, настойчиво ищутся пути и средства достижения наибольшего природоохранного эффекта.

Для выработки оптимальной стратегии работ по предотвращению, сокращению или ликвидации негативных последствий техногенеза недр необходимо знать источники, пути и характер воздействия всех объектов нефтяной промышленности на геологическую среду, организовать поступление достоверной информации о состоянии недр, уметь прогнозировать возможное развитие процессов.

Исходя из изложенного подхода к охране недр как к комплексной проблеме достижения максимального народнохозяйственного эффекта при минимизации ущерба, работы по охране недр в нефтяной промышленности следует проводить по нескольким направлениям, основными из которых представляются следующие: 1) достижение максимальной нефтеотдачи эксплуатируемых залежей; 2) получение максимальной информации о недрах, вскрываемых буровыми скважинами; 3) охрана пресных вод от загрязнения и истощения; 4) сохранение природных гидродинамических условий разреза отложений; 5) предохранение от разрушения и переформирования неразрабатываемых (в том числе, еще не открытых) залежей нефти и газа.

Рассмотрим эти направления более детально.

Обеспечение максимальной нефтеотдачи, в рамках принятых проектных решений по разработке месторождения, является повседневной заботой промысловых геологов. Основные усилия направляются на повышение коэффициента охвата нефтеносных пластов процессом вытеснения, на сокращение потерь нефти в недрах. Источником таких потерь служат: 1) замкнутые линзовидные пропластки, не вовлеченные в разработку; 2) различного рода полузамкнутые тупиковые зоны, откуда нефть не может быть вытеснена при существующем направлении потоков; 3) целики нефти между скважинами, особенно при редком расположении последних в условиях неоднородных пластов; 4) нефть, оттесняющаяся в некоторых случаях за контур нефтеносности из краевой части залежи при приконтурном и внутриконтурном заводнении; 5) нефть, перетекающая в другие горизонты разреза отложений по заколонному пространству аварийных скважин.

Получение разнообразной и многочисленной геологической информации в результате бурения нефтяных скважин - следующая важная составная часть комплексного использования и охраны недр нефтяных месторовдений. Большая часть этой информации сейчас используется для решения собственно нефтяных задач - оценки запасов нефти, определения добывных возможностей, обеспечения полноты выработки нефтяных пластов, поисков новых залежей, безаварийной проводки скважин и т.д. Однако нельзя забывать, что бурение скважин - это еще и уникальный инструмент для широкого познания строения недр Земли. Большое значение имеет выявление неуглеводородного сырья в недрах нефтяных месторождений, прежде всего - подземных вод. В пределах нефтяных месторождений содержатся следующие виды полезных вод: термальные, минеральные промышленного значения, являющиеоя сырьем для получени иода, брома, бора, лития, стронция, рубидия, цезия, магния, соды; минеральные лечебного значения; пресные, пригодные для бытового, промышленного и сельскохозяйственного использования. На многих нефтяных месторождениях подземная вода используется в качестве вытеснящего агента для закачки в нефтяные пласты. Все возрастающее значение приобретает изучение глубоких водоносных горизонтов, как возможных емкостей для подземного хранения жидких и газообразных продуктов, включая захоронение вредных стоков различных промышленных производств. Среди минеральной составляющей горных пород нефтяных месторождений имеются многие ценные компоненты, являющиеся рудами тяжелых металлов, строительными и дорожными материалами и др.

Забота о сохранении пресных вод - третья очень важная сторона охраны недр. Как правило, пресные подземные воды насыщают верхние горизонты литосферы и тесно связаны с наземной гидросферой - реками, ручьями, родниками, озерами. Пресная вода питьевого качества во многих районах становится ценнейшим полезным ископаемым в связи с нехваткой воды поверхностных водостоков. Особенно остра эта проблема в засушливых областях и на Крайнем Севере,

Пресные подземные воды загрязняются главным образом в результате инфильтрации с поверхности. Основными эагрязняющими агентами служат: а) при бурении скважин - буровые и тампонажные растворы, шлам, буровые сточные воды, продукты испытания скважин, циркулирующие и накапливающиеся в поверхностных сооружениях (земляных амбарах); б) в процессе эксплуатация нефтяного промысла - нефть, попутная пластовая вода, различного рода водорастворимые химреагенты.

Основные мероприятия по предотвращению и уменьшению воздействия на пресноводные подземные горизонты процессов строительства скважин направлены на сокращение объемов технологических жидкостей и отходов, устранение их токсичности, недопущение их растекания по поверхности и инфильтрации в грунт. Основной мерой предотвращения загрязнения пресных вод продукцией добывающих скважин на нефтяных промыслах является использование закрытой, полностью герметизированной системы сбора, первичной обработки и транспорта всей продукции, включая нефть, газ и попутную воду. Важным мероприятием служит полная утилизация всех попутных вод путем закачки их в нефтеносные пласты или в глубокие поглощающие горизонты.

Важным мероприятием по предотвращению истощения пресноводных горизонтов является использование соленых вод более глубоких горизонтов для технического водоснабжения буровых и для заводнения нефтяных пластов.

Четвертое направление работ по охране недр связано с контролем и сохранением природных гидродинамических условий водоносных горизонтов разреза отложений. Дело в том, что изменения пластового давления, вызванные разработкой нефтяных залежей, могут передаваться не только по латерали, захватывая далекую законтурную водоносную область пластов, но и по вертикали, на водоносные горизонты разреза отложений вплоть до грунтовых вод. Такое изменение энергетического состояния геологической среды может вызвать очень опасные негативные последствия. Так, снижение пластового давления под влиянием отбора нефти, газа и воды (депрессионный техногенез недр) может привести к снижению потерь и истощению запасов подземных вод вышележащих горизонтов, иссяканию источников, общему осушению водоемов и местности. В некоторых случаях следствием депрессионного техногенеза недр становится просадка земной поверхности.

Успешность предотвращения и локализации возможных негативных последствий изменения пластового давления глубоких пластов зависит прежде всего от своевременной организации надежного контроля за энергетическим состоянием подземных горизонтов. Возникает острая необходимость иметь сеть пьезометрических скважин на промежуточные водоносные горизонты разреза, вплоть до грунтовых вод.

Каналы связи глубоких горизонтов с приповерхностной зоной геологической среды могут быть как природными (выходы нефтеносных пород на поверхность, литологически ненадежные флюидоупоры, дизъюнктивные нарушения), так и искусственно созданными при бурении скважин. Межпластовые перетоки жидкости часто обусловлены низким качеством цементирования обсадных колонн, отсутствием цементного камня в отдельных интервалах разреза или его нарушением при освоении и эксплуатации скважин, а также плохим качеством самих колонн, вызванным негерметичностью резьбовых соединений или коррозией металла. Негерметичность стволов добывающих и нагнетательных скважин осложняет разработку месторождений, приводя к преждевременному обводнению продукции, снижению текущей добычи и потере части запасов нефти, перерасходу закачиваемой воды и т.д. Контроль за состоянием крепи скважин, выявление и ликвидация интервалов межпластовой эатрубной циркуляции жидкости служат главным средством охраны недр и рационального ведения разработки нефтяных месторождений. В некоторых случаях, когда ремонтно-изоляционные работы не достигают цели, приходится прибегать к ликвидации скважин.

Пятое направление работ по охране недр, близкое к предыдущему, предусматривает сохранение и рациональное использование запасов нефти и газа в соседних залежах, находящихся вблизи основных разрабатываемых объектов. Недопущение резких изменений пластового давления, ликвидация значительного разрыва во времени ввода в разработку соседних залежей-спутников и залежей в различных горизонтах разреза обычно может полностью устранить или существенно сократить потенциальные потери нефти в недрах.

Рассмотренные направления работ по охране недр нефтяных месторождений, конечно, не исчерпывают всех задач этого важного участка деятельности геологов-нефтяников. Конкретные проявления техногенных изменений в недрах при поисках, разведке и разработке нефтяных месторождений могут быть очень разнообразными и приводить ко многим не всегда прогнозируемым последствиям.