Transcript Лекция №2

загрязнение Мирового океана

Глубина воды - 73 м.
Месторождение имеет
четыре куста скважин,
каждый из которых
пробурен со
стационарной
металлической
платформы. Каждый
куст содержит 27
скважин.
2




Около 20 % мировой добычи нефти приходится на
морские месторождения
В мире пробурено более 65 тыс. морских скважин
При бурении скважины используются буровые
растворы – многокомпонентные дисперсные
системы суспезионных, эмульсионных,
аэрированных жидкостей применяемых для
промывки скважин в процессе бурения.
При бурении скважины глубиной до 4000 м
нарабатывается около 500 м3 бурового шлама и
примерно 5000 м3 полужидких отходов.
3

На месторождениях ОАО «Татнефть» ежегодно применяется около
110 наименований химических реагентов, использование которых
регламентировано 85 нормативными документами (РД, инструкции,
руководства, ТУ). 15 видов химических реагентов используется при
бурении скважин по 8 действующим технологиям; 36 видов реагентов
- по 24 технологиям повышения нефтеотдачи пластов (ПНП); 39 - по
31 технологии обработки призабойной зоны добывающих и
нагнетательных скважин; 16 - при подготовке нефти. Среднегодовой
объем применения всех видов химических реагентов составляет
около 55 000 т, из них при бурении скважин -28 000 т, при ПНП - 10
500 т, при добыче - 12 000 т, при подготовке продукции скважин - 4
500 т. Из классов химических соединений наибольший объем (55%)
приходится на твердые вещества, образующие дисперсные системы:
глинопорошок, мел, барит. Кислот применяется 16%, ПАВ - 11%,
водорастворимых солей - 7%, полимеров - 5%, растворителей - 4%,
щелочей - 1%, прочих химреагентов - 1%.
4



Наиболее опасной, с точки зрения увеличения агрессивности
добываемой продукции скважин, является соляная кислота, при
взаимодействии которой с карбонатными пластами выделяется
углекислый газ.
Дополнительно применяют химикаты для предотвращения
солеотложений, для борьбы с коррозией
нефтегазопромыслового оборудования, деэмульгаторы,
расслаивающие эмульсии на нефть и воду, и прочее.
Ряд химических элементов представляет собой токсические
вещества, и поэтому работа с ними требует аккуратного
обращения с точки зрения вредного влияния на организм
человека и, конечно, на ОС. Детергенты (ПАВ, добавки,
активаторы, комплексообразующие вещества, наполнители,
присадки) применяются для улучшения условий бурения
скважин, заводнения нефтяных пластов, борьбы с отложениями
парафина, коррозией оборудования.
5


Среди компонентов нефти наиболее токсичным
обладают растворимые в воде нафтеновые
кислоты, фенолы и предельные углеводороды
Опыты с наиболее типичными составами буровых
растворов показали, что нормальное развитие
молоди рыбы в воде возможно
лишь при разведении
водой отработанного
бурового раствора в
26 тыс. раз.
6



С морских буровых установок, стационарных
платформ на шельфе и танкеров, перевозящих нефть,
в море попадает более 1,6 млн т нефти в год
(Тетельман,2013), всего же в Мировой океан
сбрасывается от 2 до 10 млн. тонн нефти (Подавалов,
2010)
1 тонна нефти, растекаясь по поверхности океана,
занимает площадь 12 км2
Со спутников зафиксировано, что уже почти 30%
поверхности океана покрыто нефтяной пленкой.
Особенно загрязнены воды Средиземного моря,
Атлантического океана и их берега.
7
Источник загрязнения
Транспортные перевозки, в
т.ч.:
- обычные перевозки
- катастрофы
Вынос реками
Попадание из атмосферы
Природные источники
Промышленные отходы
Общее кол-во,
млн т/год
2,13
Доля,
%
34,9
1,83
0,3
1,9
0,6
0,6
0,3
30,0
4,9
31,1
9,8
9,8
4,9
8
Источник загрязнения
Городские отходы
Отходы прибрежных
нефтеочистительных заводов
Добыча нефти в открытом
море, в т.ч.:
- обычные операции
- аварии
Итого:
Общее кол-во,
млн т/год
0,3
0,2
Доля,
%
4,9
4,3
0,08
1,3
0,02
0,06
6,11
0,3
1,0
100
9
Увеличение мутности воды и появление нефтяной
пленки на поверхности
уменьшение
проникновения в толщу воды солнечного света
замедление процесса фотосинтеза
нарушение кормовой базы рыб
нарушение
воспроизводства рыбных ресурсов
отрицательные последствия для животных и птиц,
питающихся рыбой
10
Тяжелые фракции нефти, опускаясь на дно
сохраняются там в течении нескольких лет
угнетение бентосных сообществ - основного
источника корма моржей + потепление климата в
Арктике: кромка льда отступает к краю шельфа в
глубоководные районы океана
условия для добычи корма
ухудшаются еще больше
опасность гибели животных
возрастает.
11



Наиболее благоприятные условия для ускоренного окисления
нефтяных углеводородов происходит на границе раздела водавоздух, при действии солнечной радиации и при достаточном
насыщении воды кислородом: для полного окисления 1 л нефти
требуется 3,30 кг кислорода. В ясную погоду на поверхности
плавающей пленки может окислиться до 2 т/км2 нефти за сутки.
Волны и течения разбивают пленку на отдельные капли.
Формируются эмульсии типа «нефть в воде» и «вода в нефти».
Такие эмульсии могут существовать более 100 дней.
Часть тяжелых углеводородов оседает на дно, где подвергается
действию микроорганизмов, известно 70 родов микроорганизмов и
30 видов грибов, окисляющих углеводороды. В районах моря,
подверженных хроническому загрязнению нефтью,
углеводородоокисляющие бактерии наиболее многочисленны и
составляют 10% от численности всего микробиоценоза.
Содержащиеся в морской воде микроорганизмы в первую очередь
потребляют н-алканы, а затем ароматические соединения.
12


Анализ показывает, что большинство аварий на
платформах произошло во время добычи (255 аварий)
и бурения (266). Наиболее часто встречающимися
видами аварий являются пожары (207), выброс нефти
и газа (118), утечка нефти и газа (117). За период с
1980 по 1990 гг. было потеряно 73 из 4786
действовавших платформ.
18 декабря 2011 г. произошло крушение плавучей
буровой установки «Кольская» в Охотском море.
Погибли 53 человека. Одной из вероятных причин
крушения была низкая степень готовности платформы
к буксировке в условиях штормового моря.
13
Районы
Средняя
глубина
скважин, м
Кол-во пробуренных
скважин
Стоимость
1м бурения,
тыс. долл.
Арктические острова
Канады
Атлантический
шельф Канады
Берингово море
(США)
1700
3
5,2
4500
20
10,0
2120
3
12,5
Северный склон
Аляски
Норвежское море
2800
5
3,4
3260
4
6,1
566
33
1,08
1,85
Скважины на суше
5160
6820
14


Согласно официальным источникам в 2010-2011 гг.
количество порывов трубопроводов в результате их
коррозии и превышения предельных сроков
эксплуатации превысило 20 000 в год;
По экспертным оценкам (официальные данные
отсутствуют) по меньшей мере 5 000 000 тонн нефти
и нефтепродуктов попадают в окружающую среду в
России ежегодно (что по объему примерно равно 6-7
авариям в Мексиканском заливе), и по меньшей мере
500 000 тонн – выносится северными реками в
арктические моря.
15
Как показала катастрофа на платформе ВР в
Мексиканском заливе, расходы на очистку зоны
разлива от нефти могут достигать 3 миллиардов
долларов США, а на выплату компенсаций, в том
числе за моральный ущерб, и финансирование
многочисленных исследований – не менее 7,8
миллиарда долларов США. Компания British
Petroleum оценила издержки на ликвидацию
последствий аварии в Мексиканском заливе более
чем в 40 млрд долларов: в общей сложности
катастрофа обошлась нефтяному гиганту в 41,3 млрд
долларов.
16
17




искусственные намывные и насыпные острова
из песка и гравия — до 15—20 м;
платформы из железобетонных или стальных
блоков-гигантов — до 30—45 м;
платформы башенного типа — до 60—100 м;
плавучие полупогружные платформы на
якорях—до 100 м и более.
18

Самый большой и самый северный остров
откосного типа расположен в море Бофорта у
берегов Аляски. Глубина в месте возведения
острова около 15м. На отсыпку острова ушло
950 тыс. м3 гравия. Рабочая площадка острова
имеет диаметр 107 м и возвышается над уровнем
моря на 6,4 м. Нижняя часть откосов защищена
20 тысячами мешков с гравием. Основные
работы были выполнены в 1982 г. Буровые
работы начались летом 1983 г.
19

В канадском арктическом секторе на глубинах до 40 м
возведен уникальный остров Моликпак с ограждением из
стальных массивов-гигантов. Строительство сборных
элементов острова было выполнено в Японии. Буксировка и
установка острова на месторождении производилась летом
1984 г. Высота корпуса 29 м, возвышение над уровнем воды
7,6 м. Размеры корпуса в плане на уровне палубы 86,6х 86,6
м. Внутренняя полость острова заполнена песком. Остров
можно передислоцировать на другие места. Подъем и
опускание обеспечиваются откачкой или заполнением водой
балластных отсеков. Остров ледостойкий, предназначен для
круглогодичного бурения. В системе палубной надстройки
расположено технологическое оборудование и запасы
материалов, энергетическая установка (5 дизелей по 4300
кВт), вертолетная площадка и жилые помещения на 100
человек.
20

Стационарные платформы для шельфов арктических
морей конструктивно отличаются от аналогичных
сооружений, возводимых в незамерзающих морях. Эти
платформы изготавливаются в промышленных
районах, а затем буксируются и устанавливаются на
месторождениях. По сравнению с искусственными
островами стационарные платформы имеют ряд
преимуществ: могут применяться на значительных
глубинах; могут перемещаться и эксплуатироваться на
нескольких месторождениях; легче привести место
эксплуатации в первоначальное естественное
состояние после отработки месторождения.
21

Разработаны проекты стационарных платформ
разнообразных конструкций. Чаще всего платформы
являются гравитационными, устойчивость которых
обеспечивается их собственным весом. Иногда для
усиления связи платформы с грунтовым основанием
используют стальные трубчатые сваи. Имеются
проекты одноопорных и многоопорных платформ.
Одноопорная платформа представляет собой
прочный корпус конусной или цилиндрической
формы, опирающийся на морское дно. В зоне
воздействия льда площадь сечения конуса
наименьшая.
22
Доклады к следующему (!) занятию
1.
Инженерно-гидрографические исследования
2.
Инженерно-геодезические исследования
3.
Инженерно-геологическое бурение и статическое бурение
4.
Инженерно-геофизические исследования
5.
Инженерно-гидрометеорологические исследования
6.
Зарубежные нормативно-методические документы по
инженерным изысканиям. Сопоставление Российских и
зарубежных стандартов
Требования: время доклада – 10-12 минут; в эл.виде на почту
преподавателя и группе – будет 2-3 вопроса в тестовой
контрольной работе по каждому докладу

23

При подготовке докладов использовать сайты
компаний, оказывающих услуги в области
инженерных изысканий: например ОАО «АМИГЭ»
(Арктические морские инженерно-геологические
изыскания), АМНГР
(«Арктикморнефтегазразведка»), СМНГ
(«Севморнефтегеофизика»), МАГЭ («Морские
арктические геологические экспедиции»,
Южморгеология, зарубежных компаний.
Нормативно-методические документы: Например,
свод правил СП 11-114-2004 Инженерные
изыскания на континентальном шельфе для
строительства морских нефтегазопромысловых
сооружений.
24


Различают легкую (0,65–0,87 г/см), среднюю (0,871–
0,91 г/см), тяжелую (0,91–1,05 г/см) нефти или в
зависимости от количества примесей серы:
малосернистые (до 0,5% S), сернистые (0,5–2% S),
высокосернистые (св. 2% S).
Cейчас российские компании извлекают лишь 3035% разведанных запасов, остальные 65-70%
безвозвратно теряются. В мире этот показатель
составляет 50% и выше. При этом, например, в США
с 1990 по 2000 гг. cредний коэффициент извлечения
нефти (КИН) увеличился с 0,35 до 0,41. В России
КИН постоянно снижается. За тот же временной
промежуток он снизился с 0,39 до 0,31
25