Техногенез при бурении морских скважин

Площадь континентального шельфа Российской Федерации оценивается в 6,2 млн км², что соответствует 22% площади шельфа Мирового океана и составляет более Уз сухопутной территории России. По оценкам специалистов, шельф России станет основным источником добычи углеводородов, а также других видов минерального сырья в XXI в. В пределах шельфа начальные извлекаемые запасы нефти и газа в пересчете на условное топливо оцениваются в 90—100 млрд т (20—25% от мировых запасов углеводородов). Общая оценка золотоносного (россыпного) потенциала шельфовых областей России (Арктика и Дальний Восток) позволяет сопоставить его с ресурсами золота в очень крупных золотоносных районах континентальной части страны. Безусловный интерес представляют крупные россыпные месторождения олова, сосредоточенные в центральной и восточной частях Арктики. Углеводородное сырье, золото и олово относятся к основным типам полезных ископаемых, выявленные ресурсы и масштаб месторождений которых позволяют говорить о ближайшей перспективе начала их освоения. Среди других перспективных полезных ископаемых на шельфе России рассматриваются также россыпи алмазов, платины, хромита, минералов железа, марганца, титана, циркония, редкоземельных элементов, а также поделочные камни. В настоящее время на шельфе разрабатываются нефть (Охотское и Балтийское моря), янтарь (Балтийское море) и строительные материалы (южные и дальневосточные моря, Балтийское и Белое моря) [31].

Перспективы освоения минерально-сырьевых ресурсов континентального шельфа связаны не только с вопросами технико-экономического обоснования, но во многом лимитируются проблемами обеспечения экологической безопасности при реализации народно-хозяйственных проектов на акваториях. При проведении поисково-оценочных, разведочных и добычных работ в море спектр вредных воздействий очень широк и охватывает все компоненты и звенья морских экосистем. Недооценка неблагоприятных экологических тенденций на огромной площади шельфа не может не повлиять на экологическую обстановку в стране в целом. Особо следует учесть то обстоятельство, что большая часть площади морей России относится к арктическим районам, характеризующимся пониженной толерантностью экосистем.

Бурение морских скважин проходит в очень сложных и динамичных природных условиях. Все это обусловлено сочленением в шельфовой зоне трех сред: атмосферы, Мирового океана и геологической среды. Особенно опасным является то, что загрязнения окружающей средой не локализуются в пределах небольшого участка суши, как это обычно бывает во внутриконтинентальных районах, а распространяется на значительные районы побережья протяженностью на многие десятки километров.

Морская буровая установка является источником загрязнения атмосферы, морской воды и горных пород. В процессе бурения происходит захламление морского дна, деформация донных грунтов и нарушение биологического равновесия.

Такие техногенные нарушения и загрязнения происходят при поисках и разведке морских россыпных месторождений и стройматериалов, проведении морских инженерногеологических изысканий, и в особенности при освоении углеводородных ресурсов. При этом интенсивность воздействия зависит от типа применяемой буровой установки (плавучей или стационарной), ее габаритов, способа и глубины бурения, глубины моря, геологического разреза, гидрометеорологических условий и других факторов.

Морская буровая скважина нарушает целостность горных пород и служит путем проникновения в литосферный слой морской воды вместе с содержащимися в ней различными веществами. В свою очередь из скважины в море могут изливаться подземные воды определенного химического состава. Эти два процесса становятся причиной изменения состава, состояния горных пород, загрязнения и нарушения режима подземных вод, нарушения гидрофизического и гидрохимического режимов моря.

Основными источниками загрязнения природной среды при морском бурении являются:

• — выбросы газов из выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания;
• — выбросы при продувке скважин после бурения или при исследовании характеристик продуктивных пластов, а также аварийные выбросы;
• — испарения из систем приготовления, хранения и циркуляции бурового раствора, химических реагентов и утяжелителей;
• — испарения из резервуаров и отстойников для хранения нефти и нефтегазопродуктов;

— попадание в морскую воду химически обработанной промывочной жидкости и бурового шлама; тампонажного цемента; буровых, хозяйственно-бытовых и промысловых сточных вод; нефти, нефтепродуктов и горюче-смазочных материалов, поверхностно-активных веществ и различных химических растворителей [38, см. также Гусейнов Т. И., Алекперов Р. Э. Охрана природы при освоении морских нефтегазовых месторождений: справ, пособие. М.: Недра, 19 891.

Физико-химические свойства загрязнителей воздушной и водной среды при разведке и эксплуатации морских нефтегазовых месторождений чрезвычайно разнообразны.

Попадая в атмосферу над водными бассейнами и непосредственно в водную среду, загрязнители изменяют состав воздуха, гидрохимический режим водоема, отрицательно влияют на живые организмы. В зависимости от степени загрязнения эти изменения могут носить локальный или глобальный характер. Даже небольшие дозы токсикантов, при которых у живых организмов вырабатывается адаптационный механизм существования, приводят к замедлению роста, уменьшению плодовитости и т. д. Поэтому любое загрязнение воздушной и водной среды в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации, запрещается.

Основные источники загрязнения атмосферы — выбросы при продувке скважин после бурения, капитального ремонта или при исследовании характеристик продуктивных пластов; выбросы газов из выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания, мотокомпрессоров и деэмульсионных установок; утечки газа через неплотности в узлах технологического оборудования; аварийные выбросы; испарения из резервуаров, отстойников, нефтеловушек и других сооружений для хранения нефти. При этом в атмосферу выбрасываются оксид углерода СО, углеводороды С_пН_2п + ₂, оксид азота NO_x, сероводород H₂S, диоксид серы S0₂, метан СН₄, соединение свинца РЬ (С₅Н₅), бенз[а]пирен с₂₀н.

12″.

меркаптан, альдегиды и другие компоненты, содержащиеся в токсичных, взрывоопасных и агрессивных газах.

Источники загрязнения водной среды: бурящаяся скважина; система хранения, приготовления и циркуляции бурового раствора, химических реагентов и утяжелителей; буровое оборудование; эксплуатационная и нагнетательная скважины; система сбора, подготовки и транспорта продукции скважин; система заводнения залежей нефти и газа; подсобное нефтепромысловое хозяйство; суда, обслуживающие морские основания. Из этих источников в морскую среду попадают буровой шлам, химически обработанная промывочная жидкость, буровые и нефтепромысловые воды, нефть и нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, метанол, горюче-смазочные материалы, кислоты, парафины, химические растворители и др.

Рис. 5.2. Классификация загрязнителей водной и воздушной среды при освоении морских месторождений нефти и газа

Причинами загрязнения могут быть также конструктивные недостатки морских нефтепромысловых гидротехнических сооружений, технологического оборудования и систем; низкий уровень автоматизации и телемеханизации процессов бурения и эксплуатации скважин; несовершенство технологических процессов, в результате чего возникают осложнения и нарушения режимов; отсутствие технических средств охраны атмосферы и морской среды, а также эффективных методов очистки и утилизации токсичных технологических отходов бурения и нефтегазодобычи; аварии и аварийные ситуации и т. д.

По результатам отечественных и зарубежных научноисследовательских работ составлена классификация загрязнителей окружающей среды при освоении морских нефтегазовых месторождений (см. рис. 5.2).