Нефть и связанные с ней проблемы экологии

Экологическое состояние нашей планеты вызывает тревогу уже давно. Антропогенное воздействие на окружающую среду наносит её непоправимый вред, и одним из серьезных источников загрязнений природы является нефтяная и нефтеперерабатывающая промышленность.

Современной мировой экономике требуется колоссальное количество энергоносителей, основным из которых является нефть, и экология зачастую отодвигается на второй план. Современные объемы добываемых углеводородов и мощности перерабатывающих их предприятий выводят проблемы защиты окружающей среды на первый план.

Загрязнения окружающей среды при нефтедобыче

Вредные воздействия, негативно влияющие на атмосферу, воду, почвенный покров, флору, фауну и самого человека, обусловлены высокой токсичностью добываемых углеводородов, а также разнообразными химическими веществами, которые используются  в технологических операциях.

Нефть и экология

Они проявляются во время добычи нефти, её первичной подготовки и последующей транспортировки, а также в процессе хранения, переработки и практического использования получаемых продуктов.

Сырая нефть,  нефтяные и буровые шламы, а также сточные воды, в которых сконцентрировано большое количество вредных химических соединений, попадают в водоемы и на прочие объекты окружающей среды при:

  • бурении эксплуатационных скважин;
  • аварийном фонтанировании нефтяных и газовых скважин;
  • авариях средств транспорта;
  • прорывах нефтепроводов;
  • нарушении герметичности эксплуатационных трубных колонн;
  • поломках применяемого оборудования;
  • сбросе в водоемы  промысловых сточных вод, не прошедших соответствующую очистку.

Помимо этого, в некоторых регионах нашей планеты существуют выходы нефти на поверхность, обусловленные естественными причинами. К примеру, Нефтяной мыс, расположенный  на юге американского штата  Калифорния, своим названием обязан как раз таким явлениям.

Подобные естественные выходы этого полезного ископаемого – обычное дело для Карибского бассейна, а также для Персидского и Мексиканского заливов. В России такие выходы наблюдались на некоторых месторождениях в Республике Коми.

Фонтаны, которые появляются во время нефте- и газодобычи, бывают газовыми, нефтяными и газонефтяными. Вне зависимости от типа фонтана, его наличие наносит колоссальный вред экологии близлежащих территорий.

Постоянно растущее мировое потребление углеводородов привело к значительному росту в последнее время размеров танкерного флота. Помимо количественного роста, наметилась тенденция к резкому увеличению вместимости каждого отдельного нефтеналивного судна.

С экономической точки зрения эксплуатация супертанкеров, разумеется, выгодна, однако такие суда обладают большой потенциальной опасностью  серьезного загрязнения окружающей природной среды, поскольку в случае их аварий количество попадающих в мировой океан нефти и нефтепродуктов исчисляется десятками, а то и сотнями тысяч тонн.

Кроме того, во многих случаях нефтепродукты попадают в воду вместе со сточными водами, которые на  таких супер-кораблях применяются для  балласта или в целях  промывки их танков. Попадание загрязняющих веществ с нефтеналивных судов  в моря возможно также во время выполнения погрузо-разгрузочных операций (например, в случаях переливов при погрузке), а также в случаях посадки судна на мель или при аварийных столкновениях.

Кроме того, серьезную опасность для экологии несут в себе трубопроводы.

Их строительство, особенно в северных регионах, оказывает значительное негативное  влияние на сложившийся там микроклимат. Проходка траншей вносит локальные изменения в режим влагопитания растительного покрова, нарушается теплофизическое равновесие, происходит таяние вечномерзлых грунтов, гибнет очень чувствительный к любым механическим воздействиям хрупкий растительный покров.

Помимо этого, в процессе эксплуатации трубопроводных систем возможны  утечки транспортируемой по ним нефти, природного газа, сточных вод, метанола и прочих вредных для экологии продуктов  на тех участках трубопроводов, которые являются наиболее уязвимыми (например, в подводных проходах магистралей по дну рек и морей). Повреждения таких труднодоступных участков могут оставаться незамеченными в течение долгого времени, и наносимый длительными утечками углеводородов  экологический ущерб становится катастрофическим. Специалисты подсчитали,  что в среднем в случае одного прорыве нефтяного трубопровода в окружающую среду выливается около двух тонн нефти, что приводит в негодность одну тысячу квадратных метров  земной поверхности.

В процессе бурения нефтяных и газовых скважин, а также в процессе их дальнейшей эксплуатации, загрязнения окружающей природной среды происходит практически непрерывно, и вызывается  утечками добываемого сырья через неплотные фланцевые соединения запорной арматуры (при нарушении герметичности сальников), порывами трубопроводов, а также нефтяными разливами, происходящими в процессе опорожнения отстойников и сепараторов.

Большая часть промысловых  сточных вод и добываемого нефтяного сырья  скапливается и затем попадает в поверхностные  в водоемы по следующим причинам:

  • через неплотные сальниковые соединения;
  • в процессе проведения ремонтных работ и бурении скважин;
  • из переполненных мерных емкостей;
  • в процессе  очистки мерников;
  • при разливах нефти во время спуска из резервуаров  сточных вод;
  • в результате  переливов нефти через верхние части резервуаров и так далее.

Самые типичные утечки из резервуаров вызываются кoрpoзиeй их днищ, поэтому необходим постоянный автоматизированный контроль за уровнем содержимого в промысловых емкостях. Многие временные нефтехранилищ не полностью исключают возникновение процессов испарения хранящихся в них продуктов.

Разливы нефти также нередко вызываются авария на установках по сбору нефти и газа, ликвидация которых не всегда происходит быстро и с должным качеством.

Наиболее опасные последствия для экологической системы вызывают загрязнения почвенного покрова, а также наземных и подземных пресных вод.

Они в основном загрязняются сырой нефтью, буровыми и нефтяными шламами и технологическими стоками.

Главными источниками загрязнений являются промысловые и буровые стоки. Их объем их во всех странах мира с развитой нефтедобычей растет быстрыми темпами и намного больше объема добываемого сырья.

Зачастую,  отсутствие канализационной системы приводит к сбросу промысловых сточных вод непосредственно в ближайшие  болота или водоемы, что приводит к серьезным их загрязнениям, которые достигают и подземных грунтовых вод.

Выбросы, происходящие при основных технологических процессах

Главные источники таких атмосферных  выбросов – это:

Полезная информация
1скважины, нефтяные резервуары, технологическое оборудование
2нефтяные и газовые факелы,  продувка и последующий выпуск газа, сжигание нефтяных разливов
3эксплуатация двигателей внутреннего сгорания
4загрязненная пыль, которая в теплое время года поднимается в атмосферу  транспортными средствами
5испарение легких углеводородных соединений

Самыми распространенными загрязняющими атмосферу  веществами, которые попадают в неё в процессе добычи, первичной подготовки, транспортировки и последующей переработке углеводородного сырья, а также во время практического сжигания готовых нефтепродуктов и газа, являются:

  • углеводородные соединения;
  • оксид азота;
  • оксид серы;
  • сероводород;
  • взвеси механического характера.

Сероводород и сернистый газ являются основными загрязняющими выбросами при эксплуатации  нефтяных промыслов, сырье на которых отличается высоким содержанием серы.

Нефть и экология

Очистке побережья Мексиканского залива от нефти, ликвидируя последствия аварии на платформе BP

Выбросы таких веществ в процессе нефтедобычи происходит при:

  • возникновении аварийного фонтанирования;
  • испытаниях и пробных пусках скважин;
  • испарениях из мерных емкостей и  резервуаров временного хранения;
  • порывах трубопроводов;
  • очистке технологических ёмкостей.

Помимо перечисленных причин, загрязняющие вещества попадают в атмосферу из установок для комплексной нефтеподготовки (в процессе обезвоживания, стабилизации, обессоливания и при деэмульсации сырья), а также из очистных сооружений (из нефтеловушек, песколовок, прудов-отстойников, аэротенков и фильтров). Большое количество вредных углеводородов попадает  в атмосферу из-за нарушения герметичности применяемого технологического  оборудования.

Основной экологической проблемой в нашей стране является низкий уровень утилизации ПНГ (попутного нефтяного газа).

К примеру, для большинства западносибирских месторождений – менее  80-ти процентов.  Сжигание огромного количества ПНГ до сих пор – основной источник экологического загрязнения в районах нефтяных промыслов. Попадание в атмосферу  продуктов сгорания ПНГ несет в себе серьезную  потенциальную угрозу нормальной работе организма человека на уровне  физиологии.

Примерно треть всей получаемой мировой нефти характеризуется содержанием серы в количестве более одного процента от общего объема сырья. Другими словами, почти каждый третий факел, зажженный на всех мировых месторождениях, выбрасывает в окружающую среду такие вредные вещества, как сероводород, диоксид серы и  меркаптаны.

При горении факелов в структуре атмосферных выбросов присутствуют следующие вещества:

  • метан;
  • этан;
  • пропан;
  • бутан;
  • пентан;
  • гексан;
  • гептан;
  • диоксид серы;
  • сероводород;
  • меркаптаны;
  • оксид азота;
  • диоксид углерода.

Если в добываемом сырье высокая концентрация углеводородов ароматической группы, то горение факелов выбрасывает в атмосферу большие количества таких химических веществ, как  бензол, толуол, фенол и ксилолы.

Эти вещества (особенно бензол, который имеет второй класс опасности) весьма токсичны. К примеру, бензольные пары в высокой концентрации наркотически  воздействуют на человеческий организм,  вредят  нервной системе,  раздражают  кожные покровы и  слизистые оболочки.

Тяжелые металлы, которые присутствуют в факельных выбросах – это ванадий и никель.

Например, вдыхание ванадиевой  пыли, даже если самого металла в ней немного, вызывает раздражение и хрипы в легких, появляется кашель, боли в груди, першение в горле и насморк. В некоторых случаях может наступить удушье, кожа бледнеет, язык становится зеленым. Стоит сказать, что эти симптомы достаточно быстро пропадают после того, как человек перестает дышать вредным воздухом.

При попадании в атмосферу вредные вещества физико-химически преобразуются, а впоследствии либо рассеиваются, либо вымываются. Уровень  загрязнённости атмосферы находится в прямой зависимости от того, произойдет ли перенос  этих веществ на большое расстояние от их источника, либо их скопление останется локальным.

Главные источники  оксидов серы, азота и  углерода, а также сажи – это факельные системы, в которых сгорают  вредные  вещества в газообразном состоянии и  виде паров, в случаях, когда они непригодны к практическому применению.

Серьезный вклад в негативные атмосферные выбросы вносят транспортные  объекты и нефтехранилища. Основное загрязнение происходит в процессе испарения из резервуаров и при проведении операций слива/налива.

Российские предприятия нефтяной промышленности выбрасывают в атмосферу почти два миллиона тонн вредных веществ, в числе которых:

  • углеводородных соединений –  48 процентов;
  • оксидов углерода – 33 процента;
  • сажа – 2 процента.

Предприятия газовой отрасли выбрасывают еще больше – от двух до трех миллионов тонн. Основные вредные вещества –  сероводород и  диоксиды азота и серы, метилмеркаптаны и так далее. Обезвреживается в уловителях только  10-20 процентов вредных веществ.

Основными значимыми факторами, которые влияют на распространение загрязнений, являются метеорологические:

  • скорость и направление ветра;
  • количество и временная длительность штилей;
  • осадки;
  • влажность воздуха;
  • интенсивность ультрафиолетового излучения (солнечной радиации).

Вред сточных воды нефтяной промышленности

В целях поддержания давления в пласт закачивается больше одного миллиарда  кубометров  воды, в числе которых от 700 до 750 миллионов – пресной. При помощи искусственного заводнения в настоящее время добываю больше 86-ти процентов всего нефтяного сырья. При этом примерно 700 миллионов тонн пластовой воды выкачивается  из природных коллекторов вместе с добываемой  нефтью.

Нефть и экология

Одна единица объема пластовой воды, попавшая в поверхностный водоем, делает непригодной для употребления от 40-ка до 60-ти объемов чистой пресной воды.

 

Воду из открытых пресных  водоемов используют для пластового заводнения потому, что эти водоемы  легко доступны  и не требуют  сложной предварительной подготовки к их использованию.

Опасное загрязнение природной воды возникает не только при целенаправленном сбросе неочищенных стоков, но и при разливах и смывах токсичных веществ, которые при этом доходят до грунтовых вод и попадают  в наземные  естественные водоемы.

Источники водного загрязнения могут быть самыми разными. Рассмотрим их по основным технологическим процессам.

В процессе бурения скважин используется большое количество природных вод, результатом чего становится образование загрязненных сточных буровых свод.

Помимо этих стоков, при бурении также образуются:

  • отработанный буровой раствор;
  • буровые  шламы.

Отработанный раствор необходимо утилизировать или захоронить. Без специальных мер по его обезвреживанию его попадание в окружающую среду недопустимо.

Самыми опасными с экологической точки  зрения являются буровые сточные воды, поскольку их отличает высокая подвижность и сильная способность к  аккумуляции загрязняющих веществ. Эти стоки могут заражать значительные площади водной и земной поверхности.

Зачистка и промывка резервуаров приводит к образованию вредных  промывочных стоков.

Промышленные сточные воды попадают в окружающую среду из насосных станций, из котельных,  лабораторий, гаражей и камер  разлива, а также с технологических площадок как утечки, происходящие в   технологическом оборудовании.

При заполнении танкеров и в процессе промывки их танков поле разгрузки образуются промывочные и балластные вредные стоки.

Почвенные нефтяные загрязнения

Такие виды локальных загрязнений почвенного покрова в основном образуются в результате нефтяных и нефтепродуктовых разливов, происходящих при порывах трубопроводов и утечках, происходящих через неплотные соединения используемого оборудования. Большие земные поверхности загрязняются в процессе открытого фонтанирования природного сырья.

При этом попавшая в почву нефть начинает проникать вертикально  вглубь под действием гравитации, а также растекаться в стороны вследствие воздействия на ней капиллярных и поверхностных  сил.

 

Скорость такого продвижения во многом зависит от следующих факторов:

  • свойств конкретной нефтяной смеси;
  • плотности и структуры грунтов;
  • пропорционального соотношения между  нефтью, водой и  воздухом, которое образуется в многофазной двигающейся системе.

Основное влияние в этом случае оказывает тип конкретной нефти, характер загрязнения и количество попавшего на почву вредного вещества.  Чем меньше  нефти в многофазной системе, тем сложнее  ей мигрировать в  грунтах.

По мере продвижения нефти  насыщенность ею грунта постоянно уменьшается (разумеется, если нет дополнительных её вбросов). Неподвижной эта углеводородная смесь становится при её концентрации в грунте на уровне 10-ти – 12-ти процентов. Этот показатель называется уровнем остаточного насыщения.

Нефть и экология

Также движение нефти останавливается при достижении ею грунтовых вод.

Капиллярные силы наиболее сильно воздействуют на такое движение в грунтах с высокой пористостью и проницаемостью. Другими словами,  песчаные и гравийные виды грунтов  благоприятны для нефтяной миграции нефти, а, к примеру, илистые и глинистые – нет. Если разлив произошел на твердых  породах, движение  нефти происходит, как правило, по имеющимся в них трещинам.

В заключении хочется сказать, что каким бы ни был источник нефтяного загрязнения, вред от него – колоссален. Экологические проблемы переработки нефти, а также нефтедобычи и транспортировки сырья и готовой продукции, в настоящее время актуальны, как никогда ранее. Поэтому в настоящее время необходимо уделить максимум внимания разработке и внедрению экологически безопасных добывающих и перерабатывающих технологий, а также применению максимально эффективных средств защиты окружающей нас среды.

Рейтинг автора
2
Автор статьи
Владимир Хомутко
Написано статей
66
Нефть и связанные с ней проблемы экологии
Оцените статью: 1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Наверх!