VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Нефтедобывающая, транспортирующая и перерабатывающая промышленности являются самыми экологически опасными отраслями народного хозяйства, так как увеличение масштабов производств сопровождаются ростом объемов нефтяных загрязнений и отходов. Это вызывает нарастание экологической угрозы, уменьшение площадей хозяйственных угодий, снижение плодородия почв и ухудшение здоровья населения. Кроме того предприятия осуществляют свою деятельность при высоких давлениях и температурах с высокотоксичными, пожаро– и взрывоопасными веществами, являются, соответственно, источниками повышенного технологического и экологического риска.

Широкомасштабная эксплуатация недр и увеличение объемов нефтепереработки сопровождается повышенными рисками загрязнения окружающей среды, начиная от этапа разведки и добычи нефти и заканчивая использованием нефтепродуктов. Загрязнение окружающей среды имеет место при осуществлении процессов бурения скважин и подготовки их к эксплуатации. Бурение скважин сопровождается дисперсным разрушением пород, образованием бурового шлама, удалением его промывочной жидкостью. Основными видами технологических отходов, образующихся при бурении скважин, являются буровые сточные воды, а именно отработанный буровой раствор, буровой шлам, а также замазученный грунт, металлолом, твердые бытовые отходы, использованные бочки, тара и др. Кроме того на добывающих и эксплуатационных скважинах нефти, газа и конденсата образуются нефтешламы, парафиновая пробка и отработанные масла; на объектах трубопроводного транспорта нефти и газа – нефтешламы, кристаллогидратная пробка, отработанные масляные фильтры и твердые фильтрационные материалы. На объектах хранения и переработки нефтепродуктов основными отходами являются нефтешламы, кислый гудрон, отработанные катализаторы, адсорбенты, шлам регенерации масел, продукты очистки технологического оборудования, продукты очистки емкостей, отработанные осушители газов и молекулярные сита.

Образование значительных количеств нефтесодержащих отходов снижают экономическую эффективность предприятий нефтегазовой отрасли за счет необходимости отчуждения территории предприятий под их хранилища, увеличения экологических платежей за хранение отходов и выбросы загрязняющих веществ [1].

Наибольшей миграционной способностью в буровых растворах обладают соленая вода и водонефтяная эмульсия. На территории месторождений почвы, поверхностные и грунтовые воды загрязняются нефтепродуктами и нефтепромысловыми сточными водами, в результате этого в почвах изменяются гумусное состояние, кислотно-основное равновесие, ферментативная активность, состав и формы элементов.

Основное влияние на почвенно-растительный покров в случае разлива нефти и нефтепродуктов сводится к снижению биологической продуктивности почвы и фитомассы растительного покрова. При разливе нефти в количестве 12 л/м³ фитомасса наземной части растений через 3 года уменьшается на 74 %, а при разливе 25 л/м³ – на 90 % за один год. Период самовосстановления растительного покрова для северных условий составляет от 10 до 15 лет, для южных значительно меньше [2].

Среди отходов нефтедобычи особого внимания заслуживают нефтешламы, содержащие в достаточно широком диапазоне минеральные частицы (50-75%), сырую нефть (20-40%) и воду (5-10%). Нефтешламы также в больших количествах образуются при нефтепереработке. Составы этих нефтешламов в основном представлены из органической части (нефтепродукты, присадки и ПАВ), минеральной части (карбонаты кальция, магния, гидроксиды кальция, алюминия, железа при следующем объемном соотношении компонентов (%), соответственно 2,4:1,6:2,0).

При эксплуатации месторождений наибольшую опасность для объектов окружающей среды представляют выбросы в атмосферу углеводородов и сброс сточных вод. В факелах ежегодно сжигается около 7 млрд. м³ нефтяного газа, что составляет не более 20% от всего извлекаемого объема. С учетом нефтяных газов при добыче теряется около 3,5% сырой нефти.

В настоящее время утилизируются не более 70% попутных нефтяных газов, а остальная часть сжигается в факелах. Нефтяной попутный газ представлен в основном метаном, азотом, кислородом и углекислым газом. При сжигании окружающая среда также загрязняется теплом, что способствует появлению парникового эффекта в приземном слое тропосферы.

При освоении Каспийских месторождений основная часть загрязняющих веществ поступает в воду, на территории производственных объектов из следующих узлов промыслового оборудования:

• устья скважины и прискважинные участки, где разлив нефти часто происходит из-за нарушений герметичности устьевой арматуры, а также при проведении ремонтных работ;

• мерники и тропы групповых и индивидуальных сборных установок, где утечки и разливы нефти возможны при переполнении мерников, в процессах их очистки от грязи и парафина;

• сборные участковые и промысловые резервуарные парки, где разлив нефти часто происходит при спуске сточных вод из резервуаров, переливах нефти через верх резервуаров.

Проблема загрязнения нефтепродуктами очень остро в последнее время на Северном Каспии, так как в его акватории из-за несовершенства систем и оборудования нефтедобывающего комплекса, а также увеличения объемов перевозок танкерами сырой нефти и нефтепродуктов наблюдается систематическое скопление огромной массы нефтяных пятен. Значительное количество нефти попадает в море при аварии судов, особенно нефтеналивных. Основными объектами нефтепромыслов и нефтепереработки, на которых формируются сточные воды, являются установки комплексной подготовки нефти и различные установки первичной и глубокой ее переработки, реализующие процессы обессоливания, деэмульсации, стабилизации, обезвоживания, ректификации, коксования и др., а также нефтерезервуарные парки [3-4].

Казахстанская нефть очень богата серосодержащими соединениями, в связи с этим экосистемы Каспия загрязняются сероводородом, меркаптанами. Наибольшую опасность в зоне Каспийского шельфа представляют сильно загрязненные стоки сероочистки и осушки газов, содержащие амины, сероводородную кислоту и другие вещества.

На нефтедобывающих объектах, в частности, на Тенгизском месторождении отходы бурения обезвреживаются биологическим методом. Биологическая обработка связана со способностью микроорганизмов биохимической реакцией разлагать отходы на безвредные продукты, такие, как диоксид углерода, вода и биомасса. К наиболее важным факторам, обуславливающим биохимическое разложение углеводородов, относятся количества микроорганизмов и кислорода для клеточного метаболизма, сбалансированное количество питательных веществ и микроэлементов, а также влажность, температура, рН и оптимальная концентрация солей. Кроме вышеуказанных факторов протекание процесса биохимического разложения во многом зависит и от содержания разлагаемых соединений.

Технология биообработки широко применяется в геологоразведочной и нефтегазовой отраслях и включает в себя компостирование и земельную обработку. Основной задачей этих методов является снижение общей концентрации углеводородов в шламах до такого уровня, при котором они перестают быть опасными для окружающей среды.

Метод компостирования представляет собой процесс высокотемпературного аэробного разложения, в ходе которого отходы перемешиваются с рыхлящими материалами, формируются в кучи или валки, а затем аэрируются с помощью специальных устройств или же переворачиваются. При земельной обработке отходы бурения распространяются тонким слоем на специально выделенной площадке и запахиваются в землю.

Окружающая среда в значительной степени загрязняется при транспортировке нефти, особенно определенную экологическую опасность представляет транспортировка нефти по морю. Это может быть связано с разрывом трубопроводов и с аварийными разливами. Причинами могут быть коррозия металлов, заводской брак, дефекты строительно-монтажных работ, механические повреждения и т. д. К примеру, число аварий на нефтепроводах Казахстанав год приблизительно 500-700 случаев, при этом потери нефти составляют до 1,5 млн.т.

Тенгизская нефть пользуется широким спросом на мировом рынке благодаря своему высокому качеству. Она легко перерабатывается в бензин, дизельное топливо и другие продукты. ТШО, добывая и экспортируя более 33% объема нефти в общереспубликанском масштабе, вносит существенный вклад в развитие экономики всего Казахстана [4]. В процессе очистки сырой нефти и газа от сероводорода получается сопутствующий продукт – элементарная сера, которая также является ценным сырьевым продуктом, пользующимся спросом на мировом рынке.

Тенгизская сера, имеющая наивысшую в мире степень чистоты - 99,99%, является вполне конкурентоспособным продуктом. В последнее время ТШО реализует весь ассортимент серы: жидкую, перевозимую в железнодорожных цистернах, гранулированную и чешуированную, транспортируемую в пластиковых мешках, комовую (дробленную), перевозка которой осуществляется в специальных железнодорожных вагонах по технологии, исключающей образование взрывоопасной серной пыли.

Не менее важной задачей также является очистка газов от двуокиси серы. Общее количество серы, которое выбрасывается в нашей стране в атмосферу, только в виде сернистого газа, составляет около 16 млн.т в год, т.е. можно было бы из этого количества серы производить до 40 млн.тонн серной кислоты. Кроме вышеуказанных веществ ежегодно в атмосферу из заводских труб и энергетических установок выбрасываются несколько миллиардов кубометров углекислого газа. При разумном подходе этот газ может быть использован для получения эффективных углесодержащих удобрений.

Как следует из анализа литературных и производственных данных в будущем во многих странах мира предполагается резкий рост потребности различных отраслей народного хозяйства в элементарной сере. Например, в США ежегодно потребляется более 12 млн.т серы для производства более 30 тысяч наименований серосодержащей продукции [3-6].

Таким образом, на основе анализа литературных и производственных данных показана возможность снижения объемов накопленных отходов, а также уменьшения образования отходов за счет внедрения прогрессивных технологий их переработки и утилизации.

Литература

1. Уразбеков А.К., Бектенов М.Б., Акбасова А.Д. Физико-химические свойства отработанных нефтематериалов в железнодорожном транспорте // Вестник НИИ развития путей сообщения. – Астана. – 2007. - № 4. – С. 42-46.

2. Ручникова О.И. Экологические технологии: обзор основных направлений использования нефтеотходов в качестве вторичного сырья //Инженерная экология. - 2004.- № 1. – С. 2-15.

3. Хайров Г.Б. Современные экологические проблемы в нефтяной отрасли Республики Казахстан //Нефть и газ. – 2001. –№ 3. – С. 93-98.

4. Киреев М.А., Надиров Н.К. Экологические проблемы в нефтедобывающей отрасли Казахстана и пути их решения //Нефть и газ. – 1998. –№ 4. – С. 130-137.

5. Изтелеуова М.Б. Современные проблемы нефтяной экологии //Нефть и газ. – 2002. –№ 1. – С. 48-51.

6. 23. Неделькин В.И., Зачернюк Б.А., Андрианова О.Б. Органические полимеры на основе элементной серы и ее простейших соединений // Российский химический журнал. – 2005.- Т. XLIX. - № 6. – С. 3-10.

Код для цитирования: Скопировать