Экология и безопасность жизнедеятельности / Serikov - Ekologizaciya neftyanikh operaciy v more 2009

Т.П.СЕРИКОВ, У.С.КАРАБАЛИН Ф.Т.СЕРИКОВ, Б.Б.ОРАЗБАЕВ, КУРБАНБАЕВ М.И.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЗАЦИИ НЕФТЯНЫХ ОПЕРАЦИЙ В МОРСКИХ УСЛОВИЯХ

ББК ____________

О ___

Рецензент: д.т.н., проф. Жалгасулы Н.

Сериков Т.П., Карабалин У.С., Сериков Ф.Т., Оразбаев Б.Б.,

Курбанбаев М.И. Теоретические и практические основы экологизации нефтяных операций в морских условиях. Монография. –

Алматы: «Эверо», 2009. – 176 с.

ISBN ____________

В монографии приведены результаты исследований теоретических и практических вопросов экологизации нефтегазового производства, разработки природоохранных методов, технологических схем и решений, необходимые для

решения задач обеспечения экологической безопасности нефтяных операций в морских условиях.

Исследованы проблемы и задачи экологической безопасности при освоении офшорных месторождений углеводородного сырья и предложены подходы к их решению. Предложена методика экономико-экологической оценки эффективности

освоения офшорных нефтегазовых месторождений и описаны принципы освоения континентального шельфа Казахстанского сектора Каспийского шельфа. Разработаны научные основы эколого-геодинамических оценок нефтегазоносных районов и природоохранных мероприятий при проведении офшорных нефтегазовых операций.

Предложен комплекс технологических и технических решений для очистки нефтесодержащей воды. Исследованы и решены вопросы оптимизации параметров устройств для очистки нефтеводяной смеси седиментацией. Результаты исследования

являются существенным вкладом в развитие теоретических и практических основ экологизации нефтяных операций в морских условиях.

Книга предназначена для научных сотрудников, аспирантов, магистрантов и студентов, занимающихся проблемами экологизации производственных объектов, а также будет полезной для инженерно-технических работников и специалистов экологической службы промышленных предприятий нефтегазовой отрасли.

ББК 33.36

О	2503 − − −
	00(05) − − −
ISBN ________		© Сериков Т.П., Карабалин У.С.,
		Сериков Ф.Т., Оразбаев Б.Б.,
		Курбанбаев М.И.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Всоответствии со стратегическим планом развития в настоящее время рост нефтегазовой отрасли Республики Казахстан станет определяющим для всей экономики, создавая предпосылки для формирования инвестиционных ресурсов государства. Наряду с этим при планируемом существенном увеличении объемов добычи,

транспортировки и переработки углеводородного сырья возникают важные

иочень актуальные задачи сохранения экологического равновесия и экологизации нефтегазового производства. Основная цель данной монографии связана с исследованиями и решениями этих задач, а также с

разработкой и применением природоохранных методов и средств при организации и проведении нефтяных операций на море.

Внастоящее время, наряду с традиционными природоохранными методами (очистка и обезвреживание загрязняющих веществ), быстро развиваются новые и более эффективные методы, например, малоотходные и безотходные технологии, территориально- производственные системы, основанные на рациональном размещении и комбинировании производства, проектирование и разработка экологически безопасной технологии на основе научно обоснованных методов,

технологических схем и современных математических методов и компьютерных систем.

Монография содержит результаты исследований и разработки теоретических и практических основ экологизации нефтяных операций в морских условиях на примере казахстанского сектора Каспийского моря, а

также результаты исследования теоретических основ проблем геоэкологии при освоении нефтегазовых месторождений. Результаты исследования, предложенные методы, схемы и решения позволяют решать задачи экологизации нефтегазового производства.

В работе получены следующие основные результаты, которые

являются вкладом в теоретические и практические основы экологизации нефтяных операций в морских условиях: подход к оценке возможных

геодинамических воздействий на объекты нефтегазового комплекса Северного Каспия, установлены основные глубинные факторы, определяющие специфичность геодинамического режима, вероятные глубинные факторы, влияющие на характер регионального, зонального и очагового геодинамического режима; обоснована возможность использования аэрокосмической информации для оценки эколого-

геодинамической опасности и обусловленного ею геоэкологического риска

функционирования производственных объектов на разных этапах освоения углеводородных месторождений; принципы освоения и экономической оценки запасов нефти и газа континентального шельфа КСКМ; экономико-

экологические критерии оценки эффективности освоения нефтяных месторождений, интегральные критерии типизации изучаемой территории по степени природной опасности и уязвимости геоэкологических систем; нормативно-правовые аспекты охраны окружающей среды и экономические рычаги экологизации нефтегазового производства;

определены факторы негативного воздействия процесса бурения скважин на качество воды и на экологическое состояние морских акваторий;

природоохранные мероприятия для обеспечения экологической безопасности нефтегазовых операций в условиях КСКМ и технологическая схема обустройства стационарной платформы и расположения технологического оборудования для добычи нефти и газа в условиях морских месторождений; комплекс технологических и технических предложений для очистки сточных вод разных категорий, содержащих нефти и взвешенные вещества; методика оптимизации параметров седиментационных устройств, которая позволяет определить оптимальные размеры седиментационных устройств, обеспечивающих наиболее

эффективный режим процесса очистки при минимальных затратах на материал для изготовления устройств; рекомендации по

совершенствованию экологического мониторинга на объектах нефтегазового комплекса.

В первом разделе исследованы проблемы и задачи экологической безопасности при освоении оффшорных месторождений углеводородного сырья. Проанализировано экологическое состояние и проблемы освоения морских месторождений углеводородного сырья северного Каспия.

Предложен подход к решению геоэкологической задачи Каспийского моря в связи с развитием нефтегазового комплекса. Изучены экологические

проблемы при освоении углеводородного сырья и вопросы применения методов геодинамики, линеаментого анализа в решении этих проблем.

Во втором разделе предложена методика экономико-экологической

оценки эффективности освоения оффшорных нефтегазовых месторождений. Рассмотрены принципы освоения и экономической

оценки запасов нефти и газа континентального шельфа казахстанского сектора Каспийского шельфа. Описаны экономико-экологические

критерии оценки эффективности освоения оффшорных нефтегазовых месторождений.

В третьем разделе приведены результаты по созданию научных основ эколого-геодинамических оценок нефтегазоносных районов, разработке нормативно-правовых аспектов и экономических рычагов экологизации нефтегазового производства. Изучены особенности

методики проведения эколого-геодинамической оценки нефтегазоносных районов с целью обеспечения экологической безопасности. По результатам анализа экологической политики Казахстана, предложены подходы к их улучшению и развитию. Определены необходимые правовые акты по охране биоразнообразия Каспия. Описаны экономический механизм и

основные экономические рычаги охраны окружающей среды и экологизации производства.

Исследования влияния нефтяных операций и разработка природоохранных мероприятий при освоении морских месторождений проведены в четвертом разделе. В этом разделе приведены результаты

изучения факторов негативного воздействия нефтегазодобывающей деятельности на экологическое состояние морских акваторий. Разработаны

природоохранные мероприятия при проведении оффшорных нефтегазовых операций. Предложен комплекс технологических и технических решений для очистки нефтесодержащей воды. Исследованы и решены вопросы

оптимизации параметров устройств для очистки нефтеводяной смеси седиментацией.

Пятый раздел посвящен исследованию проблем и анализу перспективы освоения нефтегазовых месторождений казахстанского сектора Каспийского моря. Описаны стадии (геологоразведочных работ - ГРР), разработки месторождения, первичной переработки и дальнего транспорта углеводородов, ликвидация эксплуатационных объектов УВ, постпроектные (постлицензионные) этапы освоения акватории Северного Каспия нефтяными компаниями. Изучены закономерности раздельного и совместного нефте - и газонакопления в юрско-меловых отложениях и перспективы нефтегазоносности Северного Каспия. Проанализированы

перспективы освоения и приведены прогнозируемые объемы добычи углеводородов и основные характеристики участков казахстанского сектора Каспийского моря.

Авторы монографии выражают глубокую признательность рецензенту д.т.н., профессору Жалгаулы Н. за ценные советы, данные при подготовке книги к изданию.

Все замечания по работе и пожелания будут приняты авторами с благодарностью.

Авторы

1 – р а з д е л

ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОСВОЕНИИ ОФФШОРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

1.1 Экологическое состояние и проблемы освоения морских месторождений углеводородного сырья северного Каспия

Вопросы экономически эффективной и экологически безопасной технологии освоения нефтегазовых месторождений, особенно морских месторождений углеводородного сырья, вызывают большой интерес в мире и в Казахстане, что связано, главным образом, с вовлечением в топливный баланс нефти и газа новых уникальных месторождений, таких как Тенгиз, Карачаганак и морских месторождений каспийского шельфа с подтвержденными огромными запасами.

Проблема загрязнения нефтепродуктами очень остра на Северном Каспии, так как в его акватории из-за несовершенства систем и оборудования нефтедобывающего комплекса, а также увеличения объемов

перевозок сырой нефти и нефтепродуктов танкерами наблюдается систематическое скопление большой массы нефтяных пятен. Значительное количество нефти попадает в море при аварии судов, особенно нефтеналивных [1]. На экологическое состояние края, помимо внутренних источников, отрицательно влияют нефтепромысловые предприятия соседних областей.

Исследование и разработка природоохранных методов освоения оффшорных месторождений углеводородного сырья являются очень актуальной проблемой науки и техники. В связи с этим активизировались исследовательские работы, направленные на их решения. Рассмотрим состояния и проблемы освоения морских

месторождений углеводородного сырья в условиях казахстанского сектора Каспийского моря [2].

Каспийское море является уникальным замкнутым водоемом земного шара. Оно расположено на границе Европы и Азии. Его уникальность, во-первых, состоит в том, что это море не имеет современной связи с Мировым океаном, и в том, что если его считать озером, то на его долю приходится более 40% всего объема озерных вод мира. Уникальны и соленость его вод – (она значительно ниже солености Мирового океана) – в среднем 12,8%, и их состав (повышенное содержание MgSO4 и CaCO3).

Объем Каспия оценивается почти в 80 тыс. куб. км, что составляет около 44% общих запасов озерных вод и внутренних морей Земного шара.

По физико-географическим признакам и морфологическим особенностям

оно естественно подразделяется Мангышлакским и Апшеронским порогами на три части. Северную (мелководную), среднюю и южную (глубоководную).

Каспийское море как уникальный водный объект является достоянием не только прикаспийских стран, но и всего мирового сообщества. При принятии решений о возможности нефтедобычи и любой

хозяйственной деятельности на море основными критериями являются обеспечение экологической безопасности и соблюдение международных обязательств прикаспийских стран, вытекающих из конвенции «О сохранении видового разнообразия».

Воды Каспийского моря омывают берега России, Казахстана, Азербайджана, Туркмении и Исламской Республики Иран, а бассейн

охватывает важнейшие густонаселенные районы сопредельных стран с развитым производственным потенциалом. Неоценимо его рекреационное

назначение для многих миллионов жителей Прикаспийских республик и других регионов, поэтому изучение экологического состояния, геоэкологических проблем, стабилизация и улучшение экологического состояние Каспия имеет важное социально-политическое значение [3].

Несмотря на некоторые благоприятные изменения экологической обстановки, связанные, главным образом, с повышением уровня моря, экология Каспия продолжает ухудшаться. Кризис экологии каспийского моря носит в основном антропогенный характер:

экологическая обстановка здесь связана с техногенной нагрузкой не только расположенных на его побережье промышленных объектов, городских хозяйств, освоением нефтяных ресурсов и т.д., но также в немалой степени загрязненностью вод, поступающих в его акваторию. Водами рек Волги, Урала, Куры, Самура и др. выносится большое количество биогенных элементов. «Цветение» воды, наблюдаемое в Северном Каспии в летний период, - индикатор начала необратимых процессов, вызванных постоянной утратой свойств самоочищения.

К резкому увеличению загрязнения прибрежной зоны, а также

значительной части акватории Каспийского моря привело и интенсивное развитие нефтепоисковых работ, нефтегазодобычи, нефтепереработки и

нефтехимии без обеспечения условий экологической безопасности и ввода

встрой очистных сооружений.

Вотдельных зонах акватории моря наблюдаются все виды загрязне- ний как химических, так и биологических: нефтяные углеводороды, пес- тициды, детергенты, фенолы, кислоты, щелочи, патогенная флора и др. Содержание перечисленных компонентов многократно превышает ПДК.

Характеристику современного экологического состояния Каспия можно давать на основании проведенных за последние десятилетия работ по контролю и наблюдению за окружающей средой Прикаспийского

региона, шельфа Северного Каспия, шельфа и глубоководной зоны западного побережья Среднего и Южного Каспия. Исследования проводились с применением гидрохимических, геохимических и биогеохимических методов.

Основная цель исследований - проведение геоэкологического картирования, оценка интенсивности загрязнения всех природных компон- ентов (почва, донные осадки, вода, гидробионты) элементами- загрязнителями, выявление очагов загрязнения исследуемой территории, акватории высокотоксичными тяжелыми металлами, являющимися приоритетными загрязнителями моря, с разработкой рекомендаций по улучшению окружающей среды.

Гидрохимические, геоэкологические, биогеохимические

исследования проведены по всему северному и западному побережью Каспийского моря на 100 морских разрезах до пятнадцатиметровой глубины, по 160 поверхностным водотокам, дренирующих исследуемую территорию. Камеральную обработку и химический анализ отобранных проб проводили по общепринятым методам [4]. Средние величины биогенных элементов и температурного режима, водородного показателя вод Северного Каспия представлены в таблице 1.1.

Иная ситуация отмечается в режиме биогенных элементов. В Север- ном Каспии современные средние значения их заметно возросли: по нитратам - более чем в 2,5 раза, по фосфатам - в 2,0 раза и нитритам - на

0,5 мкг/л.

В Среднем и Южном Каспии концентрация фосфатов увеличилась за последние 20 лет в 1,5 раза, а за последние 50 лет - в 3 раза; содержание нитратов увеличилось в 1,8 и 2,1 раза, соответственно. Если ранее нитраты присутствовали в следовых количествах только в устьевых областях рек,

то в настоящее время для дагестанского сектора Среднего Каспия среднегодовая величина составляет 2,8 мкг/л, а для азербайджанского сектора Среднего Каспия - 2,0 мкг/л, Южного - 1,4 мкг/л (см. таблицу 1.1). Причем на восточном побережье эта величина равна 0,8 мкг/л. [5].

По оценке геологов Казахстана разведанные запасы составляют: более 2,2 млрд.т. нефти, конденсата – 0,7 млрд.т. и газа – 2,3 трлн.куб.м. Велика

вероятность открытия гигантских месторождений углеводородов на Каспии. Для открытия и освоения ресурсов создан международный консорциум из семи компаний.

Перед началом работ были проведены экологические исследования с целью оценки исходного фонового состояния окружающей среды. В

последующем проведена широкомасштабная сейсморазведка и определены первоочередные объекты поисков, аналогичные таким поднятиям, как Астраханское и Тенгизское (Кашаган, Кайран и др.). Буровые работы

проектируются с условием их минимального воздействия на окружающую природную среду. Осуществляется сезонный мониторинг Северного

Каспия на 20 станциях, расположенных на объектах первоочередных поисковых работ [6].

Таблица 1.1.

Гидрогеохимическая характеристика вод Северного Каспия.

	№	Ингредиенты			Северная часть
					весна	лето	осень
	1	Температура воды, 0С			10,5	24,4	15,8
					9,2	22,5	15,5
	2	Растворенный кислород, мг/л,			7,69	6,59	7,98
		%			7,61	5,78	7,84
					107	118	118
					100	94	117
	3	Водородный показатель, рН			8,44	8,44	8,41
					8,42	8,35	8,40
	4	Соленость воды, %			11,16	8,66	8,18
					11,45	9,52	9,99
	5	Окисляемость, О2, мг/л			11,74	5,64	10,06
					11,54	5,69	9,20
	6		Фосформинеральный		7,1	4,9	9,7
					6,2	7,9	6,3
	7		Фосфорорганический		22,9	10,6	16,7
					19,5	11,5	15,5
	8		Азот	Аммонийный	17	130	34
		мкг/л			33	109	73
	9			нитритный	0,8	1,2	2,3
		элементы,			1,2	1,3	2,1
	10			нитратный	18,9	13,0	17,6
					19,5	13,2	16,3
	11		Кремниевая кислота		246,7	554,4	576,9
		Биогенные			318,3	551,0	589,3
	12		Железо	Закисное	66	228	166
					91	194	166
	13			Окисное	25	67	58
					21	67	51

Значения вверху – на глубине 0,5м, внизу – у дна

Одним из наиболее реальных путей резкого наращивания добычи углеводородов может стать освоение нефтегазового потенциала Каспийского моря. По данным западных и казахстанских геологов лишь та часть Прикаспийского бассейна, которая находится под водами Каспийского моря, содержит ресурсы, в несколько раз превышающие не только запасы Тенгиза, но и совокупные запасы нефти Казахстана на суше.

По оценке национальных геологов ресурсы казахстанского сектора