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

Каспия, где будут разрабатываться перспективные месторождения углеводородного сырья - объекты высокой эколого-геодинамической опасности и геоэкологического риска.

Основой количественного определения степени опасности служат данные геодинамического (геодеформационного) мониторинга, получаемые методами повторных инструментальных наблюдений. При

проектировании систем мониторинга широко используются имеющиеся геолого-геофизические и промысловые данные. Исследования,

проведенные на ряде месторождений Атырауской области и казахстанского сектора Каспийского моря, свидетельствуют об

оптимальности комплексирования этих данных на основе аэрокосмической информации с использованием геоинформационных технологий (ГИС- технологий) и эффективности анализа загрязнения атмосферы на объектах

нефтегазодобычи с использованием методов математического моделирования на базе ГИС-технологий [24,25].

По мере возрастания на месторождениях нефти и газа техноприродных аварий все большее внимание уделяется изучению опасности применительно к устойчивости и надежности природно- технических систем, снижение которых рассматривается как фактор, нарушающий стабильность социально-экономического развития регионов. Природно - техническим системам (ПТС) относятся совокупность форм и

состояний взаимодействия компонентов природной среды с инженерными сооружениями на всех стадиях их функционирования от проектирования до реконструкции [26].

В качестве объектов исследований ПТС выступают как инженерные сооружения (технологические объекты нефтегазового производства) и мероприятия в пределах определенного природного комплекса,

обеспечивающие нормальное функционирование данной системы в условиях экологического равновесия всех образующих ее компонентов, так и конкретные компоненты природной среды, влияние которых на производственные объекты может вызвать аварийные ситуации. В результате проведенных исследований определено, что природная составляющая ПТС является наиболее чувствительной, и по ее реакции можно регулировать масштаб и интенсивность техногенного воздействия.

Это позволяет управлять состоянием ПТС и предупредить аварийные ситуации.

Процессы освоения углеводородных ресурсов часто характеризуются рядом специфических особенностей. Главными из них являются нестабильность во времени и интенсивность, реакция на индивидуальное техногенное воздействие (локальность), неожиданность во времени и пространстве, значительная опасность для окружающей среды [27]. Именно такая специфика природно-техногенных процессов позволяет отнести большую их часть к категории «опасных».

Применительно к оценке природной опасности и риска введено понятие геоэкологического баланса, под которым понимается равновесие между тремя субъектами экосистемы «человек - геологическая среда и взаимодействующие с ней компоненты смежных сред (приповерхностная атмосфера, поверхностная атмосфера, биота) - техногенный комплекс». За

нарушение геоэкологического баланса ответственны все три субъекта экосистемы, выступая то в качестве объекта воздействия, то в качестве реципиентов.

Сравнительно новым направлением использования возможностей линеаментного анализа является определение участков геодинамически обусловленной аварийной опасности нефтепромысловых сооружений [28].

На основе линеаментного анализа нефтегазодобывающих районов определены пространственно-временные взаимосвязи энергетически увязанных процессов Земли как неравновесной системы, осуществляемой по граничным геодинамически активным участкам, которые упорядоченно распределены в земной коре как по вертикали, так и по горизонтали.

Результатом взаимодействия геодинамического и техногенного факторов в виде обратной связи служит существенное возрастание аварийности нефтепромысловых сооружений.

Анализ динамики аварийности промысловых сооружений на месторождениях Западной Сибири [22] выявил ряд характерных закономерностей в их многолетнем и внутригодовом распределении. Многолетний ход аварийности скважин за период 1973-89гг. (всего более 1000 событий, суммированных по 15 месторождениям), отражает волновой

характер динамики возрастания воздействия на недра этого техногенного фактора: удвоение количества аварий каждые 5-6 лет по сравнению с предыдущим пиком, приходящийся соответственно на 1973г. (начало разработки месторождений), 1978г. (около 50 случаев), 1984г. (более 100 случаев) и 1989г. (более 200 случаев). При этом сопоставление его с

вариациями угловой скорости вращения Земли выявил квазилинейный характер взаимосвязи этих разноранговых природных и техногенных процессов.

Согласованное (когерентное) поведение аварийности сооружений и

природных процессов разного происхождения и масштабности свидетельствует о стремлении ПТС к упорядоченному состоянию, к единству пространственно-временных параметров функционирования ее природной и техногенной составляющих. ПТС проявляет повышенную

чувствительность к малым внешним воздействиям с определенной периодичностью после начала разработки месторождений.

В работе [29] приводятся данные о том, что при изменении угловой

скорости вращения Земли в ее геооболочках возникает дополнительная составляющая поля силы тяжести, нарушающая целостность литосферы в зонах геодинамических аномалий. Указывается, что сильнейшие

землетрясения происходят во время увеличения или уменьшения скорости вращения Земли и отсутствуют в периоды ее относительно стабильного состояния. Поднятие уровня моря, увеличение расхода воды в реках также

может быть косвенной причиной возникновения геодинамических аномалий, т.к. при этом за счет формирования подпора в бассейнах притоков резко возрастает общая обводненность территории, влияющая на активизацию флюидодинамического фактора, в особенности при наличии

гидравлической связи поверхностных и подземных водоносных горизонтов.

Обобщенный пространственно-временной анализ современных

деформаций земной поверхности и информации о порывах магистральных и промысловых трубопроводов и авариях на нефтегазовых скважинах, произошедших за период 1972-2000гг. на территории бывшего СССР,

позволил установить следующие закономерности динамики промышленной аварийности [30]:

1.Случаи промышленных аварий на объектах нефтегазовой промышленности четко дифференцированы по площади и группируются в пределах конкретных локальных участков, характеризующихся аномальными проявлениями современных деформационных процессов;

2.Отмечается синхронное развитие процесса аварийности на промышленных объектах (независимо от их назначения, ведомственной принадлежности и срока эксплуатации), оказавшихся в зоне формирования одних и тех же геодинамических аномалий. В динамике промышленной аварийности отмечается 2-3-х, 5-6, 10-13 и 22-25-ти летняя периодичность,

обусловленная волновой природой развития современных геодинамических процессов;

3.Обнаружена азимутальная миграция случаев возникновения массовых аварийных ситуаций на промышленных объектах, совпадающая

сизменением азимута миграции тектонических напряжении в земной коре. Результаты эколого-геодинамического изучения нефтегазоносных

территорий свидетельствуют о многоаспектности и синергетике участия геодинамического фактора в цепи «воздействия-изменения-последствия» и его влияния на внутрисистемные причинно-следственные связи между отдельными природными и природно-техногенными комплексами, когда

первичные изменения могут приводить к последовательной цели вторичных изменений в их состоянии. В ходе хозяйственного освоения первичные изменения могут создавать неизбежные (при данной технологии в определенных природных условиях) геоэкологические последствия. Практика показывает, что по своему конечному эффекту

вторичные последствия нередко значительно превышают уровень первичных [31].

По мнению некоторых ученых линеаменты способны определять предзаданное состояние процессов в роли природного аттрактора как

действующую цель геологической среды. «Притягивая к себе» аномальный энерго- и массообмен, линеаменты, как считают авторы работы [32], могут

служить важнейшим диагностическим признаком негативного развития природно-техногенных процессов (например, деформаций наземных сооружений), основой их интерпретации и прогнозирования. В этом

качестве линеаментный анализ выступает как уникальный метод предвидения отрицательных геоэкологических последствий.

По результатам анализа этих и других исследований можно сделать следующие выводы:

∙в последнее время в геоэкологии в рамках геологического подхода получила развитие оценка воздействий на биоту современных геодинамических зон и аномалий, вызывающих опасные техногенные процессы;

∙особой разновидностью этих процессов при освоении месторождений нефти и газа является аварийность промысловых

сооружений, приводящая к негативным экологическим последствиям;

Максимальные деформации под действием меняющихся во времени полей напряжений локализуются в наиболее активных тектонических нарушениях, которые за счет малых, но периодически действующих

внешних воздействий автоволнового типа создают и сохраняют (поддерживают в энергетически активном состоянии) на земной поверхности закономерные рисунки («ландшафтно-морфологические портреты») в форме иерархически построенной линеаментно-блоковой структуры. Предполагается, что в узлах пересечения линеаментов происходит накопление тектонической энергии, а сами линеаменты служат каналами перераспределения последней [33].

Анализ динамики аварийности нефтепромысловых сооружений и вариаций природных процессов на различных месторождениях выявил высокую степень согласованности многолетнего и внутригодового хода аварийности с периодическим изменением угловой скорости вращения Земли и расхода воды в морях и реках, оказывающим влияние на

активизацию современных геодинамических процессов в зонах линеаментов;

Изучение причин аварийности нефтепромысловых сооружений позволило сделать вывод о решающей роли современных геодинамических процессов в зонах разломов и их аномального проявления в особенностях линеаментных структур при оценке эколого-геодинамической опасности.

Таким образом, в этом параграфе монографии исследованы

теоретические основы изучения проблем геоэкологии при освоении нефтегазовых месторождений, рассмотрены вопросы использования методов

геодинамики и возможности линеаментного анализа при определении участков геодинамически обусловленной аварийной опасности нефтепромысловых сооружений.

Выводы по разделу 1

1.1Исследовано экологическое состояние и проблемы освоения морских месторождений углеводородного сырья северного Каспия.

Проанализировано современное геоэкологическое состояние и рассмотрены проблемы проведения нефтяных операций в морских условиях на примере казахстанского сектора Каспийского моря. Приведены результаты исследования гидрогеохимической характеристики вод Северного Каспия. Проведен анализ мероприятий, которые провели нефтяные компании для реализации

комплексной программы по изучению и разработке казахстанского сектора моря. Рассмотрены некоторые особенности процессов добычи и

транспортировки нефти и газа при освоении морских месторождений на примере Каспийского моря. Изучены источники и виды возможного воздействия на морскую среду при освоении морских нефтегазовых месторождений. Предложены мероприятия, обеспечивающие повышения уровня экологической безопасности проведения нефтяных операций. Проведено обобщение

показателей сбросов наиболее опасных компонентов бурения в море с буровых платформ, рассмотрены подходы к их решению.

1.2Исследован подход к решению геоэкологической задачи Каспийского моря в связи с развитием нефтегазового комплекса. Предложен подход к оценке

возможных геодинамических воздействий на объекты нефтегазового комплекса Северного Каспия. Выделены геоблоки по геологическим критериям, которые идентифицируются с тремя типами геоструктур: платформенные, относительно стабильные (северный мегаблок); орогенные сейсмоактивные (южный мегаблок)

ипереходного типа (центральный мегаблок). Приведена карта изученности земной коры территории Каспийского региона сейсмическими методами. Изучены уровни геологических объектов структурно-геодинамического картирования, исследована их взаимосвязь. Определены и описаны основные глубинные факторы, определяющие специфичность геодинамического режима региона. Для Каспийского бассейна определены вероятные глубинные факторы,

влияющие на характер регионального, зонального и очагового геодинамического режима и подземной гидросферы.

1.3Исследованы теоретические основы изучения проблем геоэкологии при освоении нефтегазовых месторождений, рассмотрены вопросы

использования методов геодинамики и возможности линеаментного анализа при определении участков геодинамически обусловленной аварийной опасности нефтепромысловых сооружений. Рассмотрены возможности использования аэрокосмической информации для оценки эколого - геодинамической опасности

иобусловленного ею геоэкологического риска функционирования этик объектов на разных этапах освоения углеводородных месторождений.

2 – р а з д е л

ЭКОНОМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОСВОЕНИЯ ОФФШОРНЫХ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

2.1Принципы освоения и экономической оценки запасов нефти

игаза континентального шельфа казахстанского сектора Каспийского шельфа

Стратегия и тактика проведения работ по поиску, разведке и

разработке месторождений углеводородов определяются исходя из величины и структуры начальных суммарных ресурсов, пространственного

распределения и прогноза предполагаемых скоплений в каждом районе по их фазовому состоянию.

Известно, что земная кора по составу образует два типа блоков - континентальные и океанические. Обширные континентальные блоки перемещаются по океанической коре, изменяя свое положение на планете, свою величину и, соответственно, размеры и очертания океанов.

Упрощенно этот процесс можно сравнить с движением льдин по поверхности воды.

Перемещаясь, континентальные блоки отходят один от другого (это процесс «спрединга» - разрастания океана за счет сдвига континентов). Пространство между ними занимают океаны. В другие эпохи континенты сталкиваются (происходит «коллизия»), образуя в зоне сочленения горно- складчатые пояса.

В областях расхождения блоков образуются «пассивные» окраины континентов, в областях их надвигания на океаническую кору – «активные» окраины. Столкновение континентальных блоков приводит к «закрытию» разделявшего их океана и формированию горно-складчатых систем типа современного Альпийско-Гималайского пояса.

Казахстанский сектор Каспийского моря (КСКМ) условно поделен на три зоны, соответствующие основным седиментационным бассейнам:

∙зона 1 – Прикаспийская (Прикаспийская впадина),

∙зона 2 – Устюрт-Бузачинская (Северо-Каспийское поднятие),

∙зона 3 – Мангышлакская (Сегендыкско-Центрально-Мангистауский и Песчаномысско-Ракушечный районы).

Зоны отличаются условиями залегания геологических комплексов, особенностями размещения ресурсов углеводородов по комплексам, глубинами и условиями формирования структур. Эти различия

предопределяют принятие различных месторождений - аналогов на суше и, предполагается, что месторождения будут отличаться коллекторскими и физико-химическими свойствами углеводородов.

Освоение структур перспективных участков КСКМ каждой из этих зон имеет свои особенности, которые принимались во внимание при

оценке технологических показателей разработки обустройства перспективных участков месторождений, разработка которых начнется до

2015 года.

Весьма упрощенно рассмотренные процессы формирования континентов и океанов создали структурный облик земной коры,

определяющий закономерности и перспективы нефтегазоносности различных ее участков.

Понятие «шельф» многозначно. Оно включает геоморфологический, минерагенический, юридический и другие аспекты. Для прогнозирования

нефтегазоносности наиболее важно учитывать совместно его геоморфологический и геолого-исторический аспекты.

В геоморфологическом аспекте современный шельф - подводная, мелководная равнина, расположенная вокруг материков и островов на глубинах 132 м (средняя) и 600 м (максимальная). В геолого-историческом аспекте - это разновозрастные осадочные отложения и основные тектонические элементы, сформировавшиеся между материком и континентальным склоном.

Подводной окраиной материка является продолжение континентального массива, включающего в себя поверхность и недра континентального шельфа, склона и подъема.

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

освоения такого огромного запаса углеводородных ресурсов разработана Государственная программа освоения КСКМ, утвержденной Указом Президента Республики Казахстан №1095 от 16 мая 2003 г. [34].

Программа базируется на следующих основных принципах:

∙соблюдение интересов Республики Казахстан;

∙международное сотрудничество;

∙гарантия стабильности заключенных контрактов;

∙комплексное и безотходное использование углеводородных ресурсов;

∙ соблюдение казахстанских и международных стандартов безопасного ведения работ, охраны труда и окружающей среды.

Реализация Программы предполагает поэтапность, отличающихся друг от друга содержанием мероприятий и работ. Порядок освоения

основан на равномерном предоставлении участков и блоков для недропользования в северной, центральной и южной частях

казахстанского сектора Каспийского моря с учётом предельной экологической нагрузки.

Участки формируются на основании следующих основных принципов: приуроченность к одной геологической зоне; наличие базовой структуры, глубина воды, экологическая чувствительность, минимальный объём запасов на участке.

Сформированные по данному признаку участки выставляются для получения подрядчиками права недропользования в следующем порядке: наиболее изученные участки выставляются на Разведку и Добычу, при этом победитель принимает на себя обязательства по выплате бонусов, выполнению минимальной рабочей программы, включающей проведение сейсмики и бурение разведочных скважин, по социальной программе, обучению специалистов и передаче технологий;

слабо изученные блоки группируются в крупные участки для конкурса инвестиционных программ на Разведку, при этом победитель принимает обязательства по выплате бонуса, проведению геофизических исследований, бурению разведочной скважины, выполнению социальных программ, обучению и передаче технологий в обмен на право выбора 1-2 блоков и последующего заключения контракта на недропользование (прецедент - Международный Консорциум «Казахстанкаспийшельф»).

Выполнение данной Программы должно сопровождаться следующими условиями - опережающее развитие инфраструктуры поддержки нефтяных операций на море, максимальное использование местных подрядчиков, материалов, товаров и услуг, передачей подрядчиками казахстанской стороне новейших технологий, безусловное соблюдение всех экологических требований.

Рекомендуемый подход к проблеме финансирования развития инфраструктуры состоит в принятии инвестором рисков на этапе разведки, когда существует наибольшая неопределённость относительно перспективности структуры на нефть и газ. В случае неудачи затраты инвестору не возмещаются, а в случае коммерческого

обнаружения эти затраты будут возмещены из будущих доходов на основе согласованного раздела продукции.

Интересы Республики Казахстан в результате принятия и выполнения Программы заключаются в следующем:

∙ целеориентированное и поэтапное развитие Программы с учетом социальной направленности;

∙получение инвестиций на наиболее выгодных условиях;

∙отсутствие риска на этапе разведки и участие казахстанских предприятий в разделе будущего дохода при минимальных первичных вложениях капитала;

∙обязательное участие Национальной компании в проектах;

∙накопление опыта управления такого рода проектами и сохранение имеющегося обученного местного персонала;

∙сохранения уникальной экологии;

∙максимально возможное влияние на нефтяных подрядчиков в стадии выполнения ими нефтяных операций.

ВПрограмме заложены основы для ускоренного освоения казахстанского сектора Каспийского моря, повышения конкурентоспособности местных подрядных компаний, производителей материалов, товаров и услуг, которые будут способствовать решению социально-экономических задач в районах проведения работ, повышению уровня жизни и благосостояния населения, развитию экономики страны.

Для эффективного осуществления широкомасштабных нефтегазовых операций в регионе и обеспечения максимальных объемов добычи углеводородов необходимо формирование соответствующей производственной и социальной инфраструктуры. Проведенные ранее (1995-1997 гг., 1998-2000 гг.) исследования, основываясь на вероятных

вариантах развития добычи углеводородов и предполагаемых потребностях в инфраструктурных объектах для поддержки нефтегазовых операций, позволили подготовить вариант стратегии развития нефтегазовой инфраструктуры и схему ее поэтапного осуществления.

В 2004 г. АО «Казахский институт нефти и газа» (АО «КИНГ») выполнил работу «Генеральный план развития инфраструктуры морской нефтедобычи» в соответствии с Планом мероприятий по реализации Государственной программы освоения КСКМ, утвержденной постановлением Правительства РК от 21.08.2003г. №843. В Генеральном

плане рассмотрены объемы и направления транспортировки углеводородов на береговые терминалы, оценены основные грузопотоки для обеспечения нефтяных операций, определены вероятные места

размещения и предполагаемые мощности объектов прямой нефтегазовой инфраструктуры и элементы сопутствующей инфраструктуры на побережье казахстанского сектора Каспийского моря [35].

Однако расширение и уточнение информационной базы по КСКМ, в том числе прогнозируемых объемов добычи углеводородов к 2015г., а

также учет современных приоритетов и интересов сторон требуют выполнения углубленных исследований и предпроектных разработок в этой области. Положения и выводы Генерального плана получают свое

дальнейшее развитие и детальную разработку в Комплексном плане развития береговой полосы КСКМ, выполненном АО «КИНГ», с определением пунктов, рекомендуемых для баз береговой поддержки, перерабатывающих предприятий, зон выхода на сушу морских

трубопроводов и безопасного хранения отходов и других объектов, необходимых недропользователям.

Основными задачами исследования при подготовке Комплексного плана являлись:

∙оценка текущего состояния и перспектив использования существующих объектов прямой и сопутствующей инфраструктуры береговой полосы КСКМ Республики Казахстан и стран Каспийского региона;

∙изучение прогрессивного мирового опыта по развитию береговой инфраструктуры, включая базы поддержки для реагирования на

аварийные ситуации и разливы нефти в условиях морской добычи углеводородов;

∙определение потребности в материалах для создания морских и наземных объектов инфраструктуры в динамике до 2015 г.;

∙детальное обоснование потребностей и этапов развития объектов прямой и сопутствующей инфраструктуры для поддержки нефтегазовых операций и выбор места их расположения, включая:

зоны выхода на сушу морских трубопроводов и береговые перерабатывающие предприятия; базы береговой поддержки морских операций; нефтяные терминалы и экспортные трубопроводы; заводы по строительству и ремонту судов и металлоконструкций; базы чрезвычайного реагирования; объекты утилизации и размещения отходов предприятий; наземные коммуникации (железные дороги, автодороги, связь, электрификация, водоснабжение и др.).

∙оценка потребностей в человеческих ресурсах для развития инфраструктуры береговой полосы КСКМ;

∙оценка общей стоимости производственных объектов нефтегазодобычи и объектов прямой и сопутствующей инфраструктуры береговой полосы КСКМ;

∙оценка состояния окружающей среды в связи с созданием объектов береговой инфраструктуры КСКМ.

Организация и развитие нефтегазодобычи в условиях Северного Каспия усугубляется комплексом естественно-географических и климатических факторов. К ним относятся, прежде всего, экологическая чувствительность региона, наличие осетровых и других ценных видов рыб, мелководье, суровые ледовые условия в зимнее время.

Влияние этих факторов на экономические показатели освоения ресурсов подробно исследовано в [36]. Необходима реалистичная оценка

экономических последствий освоения УВ на основании комплекса расчетов, объединенных единым методическим приемом, т.е. «геолого- экономическая оценка УВ».