Производственным экологическим мониторинг в структуре системы экологического мониторинга нефтегазового комплекса

В результате изучения данной главы студент должен:

знать

• • основные принципы, цели и задачи ПЭМ;
• • технологии и средства контроля природных сред;
• • организацию экологического учета на предприятиях;
• • основные сведения о воздействии предприятий НГК на окружающую среду;

уметь

• • определять основные требования к формированию системы ПЭМ;
• • формулировать основные специфические особенности воздействия предприятий НГК на окружающую среду в целях формирования систем производственного мониторинга окружающей среды;

владеть

• • основными подходами к проектированию системы производственного мониторинга;
• • подходами к формированию информационных потоков в рамках ПЭМ;
• • навыками анализа сведений экологического учета как результата экологического мониторинга.

Специфика воздействий нефтегазового комплекса на окружающую среду

Одной из задач ПЭМ является формирование системы инструментальных наблюдений за источниками и факторами воздействия. Трудность заключается в том, что сами работы по изысканиям, промышленной разведке (разработке месторождений), их обустройству и ликвидации; сбору и подготовке товарной нефти с последующей транспортировкой на НПЗ; переработке и другим операциям имеют разнородный характер. Это делает невозможным выявление практически всех источников воздействия на ОПС. В то же время процедуры добычи и подготовки газа и нефтегазового конденсата принципиально отличаются от таковых для нефти. В разделе рассмотрены лишь основные источники и их воздействие, формализованные до табличных форм, поскольку описание самих механизмов воздействия многогранно и очень объемно. Все источники воздействия по генезису можно разделить на природные и антропогенные^[1].

Природные источники'.

• • выветривание, выщелачивание и растворение горных пород;
• • выделение газов (радон, метан и др.) и нефтепродуктов из недр;
• • импульсные источники (извержение вулканов, землетрясения, пожары, оползни, наводнения, атмосферные выпадения).

Эти источники воздействия существовали и во многом определяли ход эволюционных процессов в истории Земли, поэтому в ПЭМ их можно считать вторичными по отношению к антропогенным источникам.

Комплекс наблюдений за состоянием биосферы и компонентов экологических геосистем не исключает выявления антропогенных факторов и явлений, а также прогноза изменения сред и экосистемы в целом. Наоборот, такие исследования позволяют выявить некоторый (иногда весьма существенный) фон, на который накладывается антропогенез.

Антропогенные источники:

• • добыча, подготовка (обогащение) и транспорт полезных ископаемых;
• • все виды промышленности, энергетики и транспорта;
• • сельское хозяйство;
• • бытовая деятельность;
• • войны;
• • ЧС (антропогенные катастрофы).

Различают первичные источники техногенеза. Это транспортные средства в период проведения геолого-разведочных работ на перспективы нефтегазоносное™. К ним же можно отнести базовые лагеря геологов и геофизиков, строительные машины и механизмы для возведения временных коммуникаций и жилых поселков, вертолетных площадок, складов горюче-смазочных материалов (ГСМ). Все эти объекты требуют временного отчуждения земель, а техногенные воздействия проявляются фрагментарно. Они могут быть рассредоточены по значительным площадям, с большим трудом поддаются контролю и оценке воздействия на окружающую среду. Интенсивность их воздействия на окружающую среду в период первичного техногенеза может увеличиваться в десятки и сотни раз по сравнению с начальным (незатронутым) этапом работ за счет ненормированных воздействий, например, автотранспорта.

Вторичные источники тсхногенсза наиболее часто развиваются от первичных, но проявляются более локализованно и обусловлены преимущественно стационарными воздействиями. Вторичный техногенез активно проявляется при строительстве более долговечных сооружений (буровых площадок, кустов скважин и других промышленных и хозяйственных объектов), которые в разной степени воздействуют на все компоненты О НС. Однако спектр таких воздействий более разнообразен по сравнению с первичными, поскольку число механизмов, технологий и используемых материалов резко возрастает, что естественно приводит к более разнообразным формам воздействия. Это же касается и начала образования потоков загрязняющих веществ в окружающую среду. В современном нефтедобывающем комплексе применяется более 2000 разновидностей химических соединений, которые чужды по своему генезису естественным потокам веществ в ландшафтах.

Из стационарных источников кроме буровых установок и технологических механизмов подготовки нефти к транспорту наибольшими по масштабам вторичными воздействиями характеризуются коммуникации (временные подъездные дороги), карьеры для выемки песчано-гравийных смесей, водоводы, линии электропередачи (ЛЭП), склады ГСМ, временные жилые поселки и др. На этой стадии в нефтедобывающей отрасли доминируют такие нарушения, как загрязнение гидросферы, почв продуктами отходов бурения, нарушение почвенного покрова, сведение лесов, нарушение теплового баланса в системе «атмосфера — грунт — мерзлота», появление многих нежелательных экзогенных инженерно-геологических процессов.

И, наконец, третичная стадия динамики техногенеза возникает при эксплуатации уже сложившейся инфраструктуры добывающего предприятия. Чаще для приповерхностной части литосферы она проявляется в виде развития нежелательных экзогенных процессов, связанных с эксплуатацией стационарных устройств. Это развитие просадок, оползней и других явлений под линейными (дорогами, ЛЭП, нефтесборными коллекторами) сооружениями; загрязнения почвенного покрова, подземных и поверхностных вод добываемыми флюидами, бытовыми стоками, продуктами технологии подготовки нефти и газа, ГСМ и другими веществами. Для биоты третичная стадия техногенеза выражается в замене традиционно типичных форм растительности восстановительной серией или принципиально новыми видами растительности, в изменении путей естественной миграции животных, в исчезновении особей животного мира.

По мере эксплуатации залежей возникают глубинные индуцированные геодинамические эффекты, связанные с перемещением флюидов в глубоких этажах литосферы. Энергетика глубинной миграции контролируется большой совокупностью геодинамических факторов, которые при определенных масштабах воздействия начинают менять характер, что приводит к эволюции гидрогеодинамического и гидрогеохимического полей. Возникают процессы интенсивных сжимающих и растягивающих напряжений в породах, которые приводят к разгерметизации ранее существовавшей структуры нефтегазоносной залежи. Существовавшие ранее флюидоуноры в периоды интенсивных возмущений не могут обеспечить своей функции и начинают пропускать флюиды в горизонтальном и вертикальном направлениях. Это приводит не только к проявлению таких известных процессов, как заколонные перетоки нефти и газа, которые могут достигать поверхности земли, но и к довольно значительным просадкам поверхности земли, оцениваемым величинами до нескольких метров. Геодинамические эффекты проявляются и в других видах: например, возникновение наведенной сейсмичности, активизация тектонических подвижек и др.

В отличие от первичных и вторичных источников техногенеза, третичные чрезвычайно трудно поддаются изучению и прогнозу, поскольку их эффекты проявляются на более поздних стадиях освоения месторождений, когда интенсивно применяются вторичные и третичные методы повышения нефтеотдачи коллекторов. Не исключено их проявление после снятия производственных мощостей по добыче УВ, т. е. на стадиях после ликвидации инфраструктуры месторождения. Например, оно может проявиться в засолении водоносных горизонтов, содержащих пресные подземные воды, в результате вертикальной миграции соленых вод, но затрубному пространству некачественно заглушенных скважин при их ликвидации или при восходящей фильтрации через литологические «окна» в перекрывающих породах, которая может развиваться десятилетиями.

Подавляющее большинство воздействий на природную среду относится к целенаправленным, под которыми понимается весь комплекс сознательно осуществляемых действий, необходимых для обеспечения жизнедеятельности человеческого общества и поддержания (улучшения) природной обстановки. Этот вид воздействий предусматривается проектами и контролируется как в период строительства, так и при эксплуатации сооружений. Целенаправленные воздействия по своей природе могут быть механическими, физическими, химическими, биологическими и др.

Другой тип воздействий отнесен к стихийным или непроизвольным, которые являются последствиями целенаправленных воздействий и не контролируются при стечении соответствующих обстоятельств.

Различают прямые воздействия на природу, связанные с непосредственным влиянием человека на те или иные природные ресурсы, и косвенные, являющиеся следствием прямых. Например, рубка леса (не затрагивая другие природные ресурсы) оказывает косвенное воздействие на водный режим почв, водность рек, условия для ветровой и водной эрозии и др. Процессы при данном виде воздействия могут быть неизбежными, а также сопутствующими, обратимыми и необратимыми. Процессы осушения грунтов приводят к существенному их уплотнению, а нарушение мохового покрова в принципе процесс обратимый, как и многие механические повреждения почв. На рис. 7.1 приводится схема возможных процессов, влияющих на изменение природной обстановки в районах воздействия предприятий.

Под влиянием предприятия НГК на окружающую среду будем понимать процесс обмена веществом, энергией или информацией с природными компонентами, в результате которого в окружающей среде происходят количественные изменения, не превышающие предельно допустимых значений. Оценка этих изменений производится сравнением с фоновыми (находящимися вне зоны влияния) количественными и качественными значениями показателей в элементах литосферы, гидросферы, атмосферы, фитозоои микробиоцепозах.

Под воздействием производства на окружающую среду понимается тот же процесс обмена веществом и энергией, в результате которого в компонентах окружающей среды происходят качественные и количественные изменения (нарушения или загрязнения), превышающие предельно допустимые нормативы (выбросов ПДВ, сбросов НДС, уровней (воздействия) ПДУ и др.).

Показатели воздействия тех или иных технологических процессов определяют их необходимую регламентацию и количественно выражаются в виде интенсивности воздействия, степени воздействия и опасности воздействия.

ГО ГО го.

Рис. 7.1. Принципиальная типизация антропогенных воздействий на природную среду (Хаустов А. П., Редина М. М_м 2006).

Интенсивность воздействия характеризует величину нарушения или загрязнения окружающей среды в единицу времени: г/с, кг/г, т/год, м²/с, га/год, ед/год. По этим критериям нормируются выбросы предприятиями вредных веществ в атмосферу, сбросы в водный бассейн, площади нарушений, рекультивации земель и другие природоохранные показатели.

Показатель степени воздействия технологических процессов характеризует относительную величину поступления загрязняющих веществ в окружающую среду от общего количества выделившихся веществ в виде выброса, сброса, а также нарушенность компонента от общей его площади или количества. На основании показателя степени воздействия (%) оценивается эффективность работы очистных и пылегазоулавливающих сооружений, площади отработанных земель и т. д.

Под опасностью воздействия на окружающую среду понимается соотношение между реальной (фактической) интенсивностью воздействия и нормативной. Такими нормами при загрязнении являются предельно допустимые выбросы в атмосферу (ПДВ), нормативы допустимых сбросов загрязняющий веществ в водные объекты (НДС), при других видах воздействия — предельно допустимые нагрузки (ПДН) на природные компоненты.

Биохимические нарушения обусловлены привносом в почвы химически несвойственных соединений — загрязнителей, потерей почвой питательных веществ, изменением ее химического состава за счет вторичных техногенных изменений.

Довольно важным понятием является форма нарушения или загрязнения, под которой понимается оконтуренная границей (в виде контура или ареала) структурная единица природно-технической системы, возникшая в результате воздействия нефтедобывающего производства в каком-либо природном компоненте. Формы нарушения весьма разнообразны и объединяются в группы или типы (рис. 7.2).

Указанные группы возникают в результате следующих видов воздействий.

Деформации — изменение напряженного состояния грунтов или массивов, появление зон трещиноватости или уплотнения грунтов в зоне ведения работ, уплотнение и разрыхление поверхностного слоя, прогиб поверхности без разрыва сплошности, с разрывами и появлением трещин и др. Это:

• • провалы различных видов, зоны обрушения, промоины или размывы грунтов;
• • выемки — карьерные, котлованные, траншейные, резервы (придорожные);
• • насыпи — отвальные, гидротехнические, кавальеры дорожные;
• • застройка — отдельные здания и сооружения, промплощадки, транспортные, энергетические и другие коммуникации, жилые поселки.

Гидродинамические типы нарушений делятся на следующие виды:

• • для гидрогеологической группы выделяются затопления рельефа вследствие создания искусственных преград, истощение водотоков и водоемов за счет изменения компонентов водного баланса (например, искусственного осушения болотного массива, интенсивного отбора вод и др.);
• • для гидрологической группы — подтопление грунтовыми водами вплоть до выхода на поверхность, образование депрессионной воронки, осушение;
• • связанные с механическим разрушением, транспортом и преотложением частиц, выщелачиванием и растворением частиц.

Рис. 7.2. Типизация нарушений природной среды (Хаустов А. П., Редина М. М., 2006)

Приземные аэродинамические изменения создаются за счет разряжения (зона аэродинамической тени за сооружением), возмущения (изменение направления и скорости потока в приземном слое), температурных инверсий.

Биоморфологические нарушения включают:

• • фитоценотические изменения — повреждения (угнетение доминант, уменьшение продуктивности и ареала распространения), уничтожение (полная замена доминанты в фитоценозе);
• • зооцепотические изменения — связаны с распугиванием и уничтожением животных, интродукцией и изменением видового состава зооценоза;
• • микробиоцеотические изменения — обусловлены угнетением, уничтожением, интродукцией.

По природным средам загрязнения можно подразделить также на типы, группы и виды (рис. 7.3).

Рассмотренные формы, виды, тины загрязнения природных компонентов имеют принципиальное значение при оценках воздействия предприятий НГК, регламентации их деятельности, организации системы мониторинга и планирования реабилитации природных комплексов.

Рис. 73. Типизация загрязнений природной среды (Хаустов А. П., Редина М. М., 2006).

• [1] См.: Хаустов Л. П., Редина М. М. Охрана окружающей среды при добыче нефти. М. :Дело, 2006.