Нефть и газ

Наращивание объемов добычи углеводородного сырья во всём мире сопровождается загрязнением практически всех сфер Земли — атмосферы, гидросферы, литосферы и самой поверхности планеты.

• 1. Воздействие на глубинные пласты земли (до 10−15 км): загрязнение подземных питьевых вод, снижение внутрипластового давления, которое может спровоцировать землетрясения и просадку почвы.
• 2. Вывод из ссльхозоборота до 20% земель от общей площади земель, ежегодно «страдающих» от воздействия предприятий ТЭК (скважины — их более 150 тыс. ед., протяжённые коммуникации: постоянные и временные автодороги, железные дороги, водные пути, трубопроводы, ЛЭП).
• 3. Загрязнение окружающей среды топливом, маслами, выхлопными газами со стороны огромного количества транспортных средств (в особенности автотракторной техники).
• 4. Потребление больших объёмов воды для технологических, транспортных, хозяйственно-бытовых и противопожарных нужд с одновременным сбросом таких же объемов загрязнённых сточных вод. Все технологические процессы в нефтегазовой промышленности
• (разведка, бурение, добыча, сбор, транспорт, хранение и переработка нефти и газа) могут сопровождаться негативными воздействиями на окружающую среду при неблагоприятных условиях:
  • 1) при бурении и аварийном фонтанировании разведочных нефтяных и газовых скважин;
  • 2) при аварии транспортных средств;
  • 3) при разрывах нефтеи продуктопроводов;
  • 4) при нарушении герметичности колонн в скважинах и технологического оборудования;
  • 5) при сбросе неочищенных промысловых сточных вод в поверхностные водоемы.

Аварии на внугрипромысловых трубопроводах остаются пока одной из распространённых причин наиболее тяжелых и опасных по последствиям загрязнений подземных и поверхностных вод и значительных площадей земель в процессе добычи нефти на суше.

В настоящее время на территории России в сети внутрипромысловых трубопроводов ежегодно отмечается около 40 тыс. случаев разрывов, свищей и других аварий, что приводит к значительным потерям нефти и загрязнению территорий. Кроме того, происходят утечки через неплотности во фланцевых соединениях, разливы нефти при опорожнении сепараторов и отстойников, спуске сточной воды из резервуаров, при переливе нефти через верх резервуара и т. п. Нередки утечки нефти из резервуаров вследствие коррозии их днищ. Большинство хранилищ не исключают испарения нефти, газа, конденсата.

Кроме нефти к основным загрязняющим веществам относятся буровой и нефтяной шламы, сточные воды.

Образующийся при бурении скважин буровой шлам может содержать до 7,5% нефти и до 15% органических химических реагентов, применяемых в буровых растворах. В относительно большом объеме нефтяной шлам накапливается при подготовке нефти. В этом случае шламы могут содержать до 80−85% нефти, до 50% вредных механических примесей, до 67% минеральных солей и 4% поверхностноактивных веществ. Основное же загрязнение природной среды при бурении и эксплуатации скважин дают буровые и промысловые сточные воды. Объем их во всех развитых нефтедобывающих странах мира быстро растет и намного превышает объем добываемой нефти. Из-за отсутствия системы канализации промысловые стоки сбрасывают в близлежащие водоемы или болота, значительно загрязняя их и грунтовые воды.

Наиболее тяжелыми последствиями сопровождаются аварии на нефтяных платформах в силу ряда причин:

• • в большинстве случаев аварию нс удастся быстро ликвидировать вследствие сложности технологического процесса,
• • обслуживающий персонал сосредоточен на небольшом замкнутом пространстве,
• • окружающее водное пространство способствует распространению нефти на большие площади.

Самос большое число погибших в аварии, связанной с добычей нефти на шельфе, имело место 6 июля 1988 г. при пожаре на эксплуатационной нефтяной платформе Пайпер-Альфа в Северном морс, когда погибли 167 человек. Самое большое нефтяное пятно образовалось 3 июня 1979 г. В результате выброса из-под буровой установки в Мексиканском заливе на поверхности воды образовалось нефтяное пятно, распространившееся на 640 км. К 24 марта 1980 г., когда скважина была перекрыта, потери нефти составили 500 тыс. т.

Тяжелейшие последствия имел взрыв и пожар на нефтяной платформе Deepwater Horizon, произошедшие 20 апреля 2010 г. в 80 км от побережья штата Луизиана в Мексиканском заливе. Последовавший после аварии разлив нефти стал самым большим в истории США и превратил аварию в одну из крупнейших техногенных катастроф по негативному влиянию на экологическую обстановку. Погибли 13 и пострадали 17 из 126 человек, находившихся на платформе. Через повреждения груб скважины на глубине 1500 м в Мексиканский залив за 152 дня вылилось около 5 млн баррелей нефти, нефтяное пятно достигло площади 75 тыс. км². Ликвидация последствий аварии обошлась более чем в 20 млрд долл.

Особую опасность для окружающей среды представляют строительство и эксплуатация магистральных нефтепроводов вследствие их большой протяженности и большого внутритрубного давления.

Строительство трубопроводов, особенно в северных районах, локально изменяет режим питания растительного покрова влагой, нарушает теплофизическос равновесие, растопляет вечномерзлые грунты, вызывает гибель растительного покрова тундры. Аварии на них сопровождаются большими потерями нефти, загрязнением крупных площадей земли, водоёмов и рек.

Основными причинами аварий на трубопроводах в процессе эксплуатации являются: подземная коррозия металла (21%), дефект труб и оборудования (14%), механические повреждения, в том числе от постороннего вмешательства в работу трубопровода (19%). Наиболее опасны аварии на участках трубопроводов, расположенных под судоходными трассами морей и рек, больше всего подверженных механическим повреждениям. Часто они остаются незамеченными в течение длительного времени и наносят большой ущерб окружающей среде. Подсчитано, что в среднем при одном порыве нефтепровода выбрасывается 2 т нефти, приводящей в непригодность 1000 м" земли. Экономический ущерб от порывов на нефтепроводах и затрат на ликвидацию последствий в среднем (по данным за последние годы) составляет 2 млн руб. на одну аварию. Суммарные убытки от повреждений магистральных нефтеи газопроводов исчисляются миллиардами рублей.

Одна из самых масштабных экологических катастроф при трубопроводной транспортировке нефти случилась в 1994 г. В результате катастрофы на нефтепроводе Возей — Головные сооружения АО «Коминефть» (Республика Коми) произошла утечка нескольких десятков тысяч тонн (в разных источниках фигурируют цифры от 14 до 280 тыс. т). Нефтяная пленка покрыла участок длиной 18 км. За сверхнормативное загрязнение окружающей среды АО «Коминефть» был предъявлен иск в размере 62,2 млрд руб.

Учитывая технический уровень производственного оборудования российских нефтяных компаний и его количество, можно утверждать, что на протяжении ближайших лет проблема ликвидации аварийных разливов нефти будет оставаться актуальной. Наиболее экономически выгодной остается профилактика аварийных ситуаций. В этой связи важной следует считать разработку комплекса мероприятий, направленных на предотвращение разливов нефти при добыче, на автоматизированный контроль состояния трубопроводов и выявление участков трубопроводов, требующих замены или капремонта.

Подобная деятельность является экономически обоснованной, так как в России при добыче и транспортировке теряется от 1,5 до 10% нефти, что эквивалентно, по минимальной оценке, примерно 4,5 млн т в год. Штрафные санкции за 1 т разлитой нефти соответствуют стоимости 80 т добытой нефти, а затраты на ее сбор эквивалентны стоимости 0,8−1,3 т нефти. Следовательно, экономический эффект от проведения мероприятий по профилактике аварийных разливов нефти будет значительно выше затрат на их реализацию. Российская нефтепроводная система, в основном создававшаяся в 1950;1970;е гг., безусловно, нуждается в масштабной модернизации. Необходимо признать, что за последние.

10−12 лет благодаря принятым мерам износ основных фондов сократился почти в 1,5 раза и сейчас составляет около 40.

Пристального внимания заслуживает безопасность танкерной транспортировки углеводородного сырья, как и добыча нефти с морских платформ, т. к. случающиеся крушения и аварии сопровождаются тяжелыми крупномасштабными ущербами для флоры и фауны, выводом из строя зон отдыха (пляжей и др.), экономическими ущербами, а нередко и человеческими жертвами.

В последние годы наметилась тенденция к увеличению вместимости нефтеналивных судов. Эксплуатация супертанкеров выгодна экономически, но создает большую потенциальную опасность для загрязнения окружающей среды, т. к. при аварии в воду выливаются десятки и сотни тысяч тонн нефти. Очень часто нефтепродукты выбрасываются за борт судов со сточной водой, которая используется в качестве балласта или для промывки танков. Загрязнение морей при использовании танкеров происходит во время загрузки и разгрузки нефти на конечных пунктах, за счет переливов при загрузке, при аварийном столкновении и посадке судов на мель. Вся поверхность Мирового океана покрыта в настоящее время нефтяной пленкой толщиной 0,1 мкм.

В 1978 г. в 96, 6 км от побережья полуострова Бретань (Франция) потерпел крушение танкер, в результате в воду вылилось 220 тыс. т нефти; в 1979 г. в Карибском море в результате столкновения с другим судном потерпел крушение танкер, из которого вылилось 280 тыс. т нефти; в 1989 г. сел на мель в заливе Принс-Уильям у побережья Аляски нефтяной танкер «Вальдес», в результате чего в воду вылилось свыше 30 тыс. т нефти. От загрязнения пострадало более 2400 км побережья. Вследствие особенностей северной природы нефть более чем за 20 лет не разложилась и находится на дне (примеров аварий нефтеналивных танкеров, к сожалению, много).

При предварительной подготовке и переработке нефти природа также испытывает техногенное давление. Только нефтеперерабатывающие заводы ежегодно выбрасывают в атмосферу порядка 800 тыс. т вредных веществ. В последние годы наметилась тенденция уменьшения выбросов, которая связана с выводом из эксплуатации устаревших установок и замены их современными, а также с реализацией природоохранных мероприятий. Вместе с тем на предприятиях отрасли увеличивается количество накапливаемых токсичных отходов, включая нефтешламы, загрязненный ил с биологических очистных сооружений, сернокислотные стоки и другие производственные отходы, а также биологически активные осадки с коммунально-бытовых установок, находящихся на балансе отрасли. В связи с этим утилизация отходов производства является одним из приоритетных направлений в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности. Например, у российских нефтяников имеется положительный опыт переработки бурового шлама в строительный материал (нейтральный наполнитель, материал для отсыпки дорог, производственных площадок и т. п.).

В газовой отрасли основная доля экологических ущербов и техногенных аварий приходится на систему транспортировки и распределения. Причины аварий на газопроводах примерно такие же, как и на нефтепроводах, табл. 13.5.

Таблица 13.5.

Основные причины аварий на газопроводах

Долговечность газопроводов не нормирована, но специалисты ориентируются на срок в 30−40 лет. Уже в 1997 г. около 20% газопроводов России имели срок эксплуатации более 30 лег. В этих условиях достаточно высокая степень технологической безопасности обеспечивалась рядом традиционных мероприятий:

• • преимущественно подземной прокладкой труб;
• • их размещением за пределами жилой застройки;
• • контролем состояния всех элементов газопроводной системы. Результатом является снижение интенсивности аварий на линейной части газопроводов примерно в 2,5 раза за последние 20−25 лет. Рост этого показателя наблюдался только в середине 90-х гг., когда в газотранспортной сфере ТЭК, как и в других отраслях экономики, наблюдалось ухудшение качественных показателей, усиливалось негативное воздействие на окружающую среду, увеличивалась аварийность. С начала 2000;х гг. тенденция к снижению аварийности на магистральных газопроводах восстановилось благодаря ряду принимаемых мер:
  • 1. Акцент перенесён с противодействия актуальным на сегодня опасностям на деятельность по профилактике опасностей на стадии проектирования и ранних стадиях эксплуатации объекта.
  • 2. Создаются механизмы учета опыта расследования инцидентов, отказов и аварий в профилактике чрезвычайных ситуаций на стаднях проектирования, строительства, реконструкции и эксплуатации объекта.
  • 3. Повышается эффективность действующих служб мониторинга обстановки на предприятиях, поскольку всё чаще они не ограничиваются фиксацией «физических» явлений на объектах, а, будучи встроенными в системы, обеспечивающие синтез и анализ наблюдений, принимают действенные управленческие решения и корректируют собственную деятельность.

Тем не менее, аварийность на магистральных газопроводах всё ещё недопустимо высока — в среднем около 10 аварий в год с последствиями различной тяжести.

Аварии на газопроводах представляют собой меньшую экологическую опасность в сравнении с авариями на нефтепроводах, т. к. перекачиваемый газ имеет относительную плотность 0,6 и при выбросах поднимается вверх и быстро рассеивается в атмосфере. Но чрезвычайные ситуации на газопроводах представляют собой большую опасность перерастания в крупные аварии с большими разрушениями и человеческими жертвами.

Последнее обусловлена тем, что газ взрывопожароопасен, оборудование на объектах Единой системы газоснабжения (ЕСГ) работает под высоким давлением (3,5 МПа и выше), в технологических процессах применяются сильнодействующие ядовитые вещества и легковоспламеняющиеся жидкости. Дополнительную потенциальную опасность создает рост масштабов и концентрации производства. На отдельных участках газотранспортной сети ЕСГ в одном технологическом коридоре проложены около 10 ниток газопроводов больших диаметров (1020−1420 мм). Для достижения наибольшей экономической эффективности создания транспортных коммуникаций в одном технологическом коридоре размещают магистральные газо-, нефтеи продукгопроводы, а также воздушные ЛЭП. Нередко рядом с таким перегруженным километровой ширины технологическим коридором проходят автомобильные и железные дороги. В этих условиях возрастает риск каскадных аварий, в особенности в узлах взаимных пересечений трубопроводов, транспортирующих разнородные продукты. Вдоль электрифицированных участков железных дорог повышается скорость электрохимической коррозии металла труб и возрастает риск аварийных разрывов трубопроводов.

При неблагоприятном стечении обстоятельств авария на продуктопроводе или газопроводе может обернуться подлинной катастрофой.

Так случилось 4 июня 1989 г., когда произошёл мощный взрыв облака лёгких углеводородов, образовавшегося в результате аварии на продуктопроводе «Сибирь-Урал-Поволжье» в момент прохождения двух встречных пассажирских поездов «Новосибирск-Адлер» и «Адлер-Новосибирск». Катастрофа случилась под Уфой в 11 км от города Аша (Челябинская область). Погибли 575 человек (по другим данным 645), ранены более 600 человек.

На трубе, по которой транспортировали широкую фракцию лёгких углеводородов (пропан, бутан и другие углеводороды), образовалась узкая щель длиной 1,7 м. Из-за протечки трубопровода и особых погодных условий легковоспламенимые углеводороды образовали «газовое озеро» в низине, по которой в 900 м от трубопровода проходила Транссибирская магистраль (возгорание газовой смеси могло произойти от случайной искры из-под колес при торможении, от токосъёмника или от сигареты, выброшенной из окна проходящего поезда). В техногенной природе этой катастрофы присутствовали и несколько «человеческих факторов»:

• • Примерно за три часа до катастрофы приборы показали падение давления в трубопроводе. Однако вместо того чтобы искать утечку, дежурный персонал лишь увеличил подачу газа для восстановления давления, чем усугубил ситуацию.
• • Машинисты проходящих поездов предупреждали поездного диспетчера участка, что на перегоне сильная загазованность, но этому не придали значения.
• • Трубопровод «Западная Сибирь — Урал — Поволжье» диаметром 720 мм и длиной 1852 км проектировался и строился для транспортировки нефти, но Миннефтепром СССР решил перепрофилировать почти готовый нефтепровод в продуктопровод и внести изменения, связанные с особыми требованиями безопасной транспортировки сжиженного газа. Техническими правилами запрещено транспортировать сжиженный газ под давлением по трубопроводам диаметром свыше 400 мм, однако при перепрофилировании это требование было проигнорировано.
• • Трасса продукгопровода в 14 местах пересекала железные дороги, в т. ч. в четырёх местах — электрифицированные; на протяжении 273 км она опасно сближалась (менее чем на 1 км) с железными дорогами, а также проходила близко к трём уральским городам.
• • В ходе эксплуатации в период с 1985 по 1989 гг. на продуктопроводе произошло 50 крупных аварий и отказов, но, поскольку они не приводили к человеческим жертвам, радикальные противоаварийные меры не принимались.

Только после трагедии под Ашой продуктопровод был ликвидирован.

«Человеческий фактор» вместе с технологической отсталостью в наибольшей мере проявляется при эксплуатации газораспределительных сетей, газорегуляторных пунктов и газовых бытовых приборов. Информация в СМИ на эту тему напоминает сводки с линии фронта — погибшие и раненые, разрушенные здания и сооружения, большой материальный урон. Отказы оборудования газорегуляторных пунктов и порывы газопроводов, обусловленные износом и резким повышением давления в сетях низкого давления, безграмотная эксплуатация бытовых газовых приборов усугубляются функционированием «бесхозных» газопроводов. Большая часть из них — газопроводы-отводы к домовладениям протяженностью от 2 до 30 м, зачастую построенные за счет владельцев домов. Их общая протяжённость ещё 5 лет назад оценивалась в несколько тысяч километров.