Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти


A. M. Насыров, Е. П. Масленников, М. М. Нагуманов





                Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти




Учебное пособие













Инфра-Инженерия Москва - Вологда 2019

УДК 622.276.012:502
ББК 33.361
   Н 32

ФЗ № 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке в соответствии сп. 1ч.4ст. 11

Н32

Технологические аспекты охраны окружающей среды
в добыче нефти: Учебное пособие. / А. М. Насыров, Е. П. Масленников, М. М. Нагуманов - М.: Инфра-Инженерия, 2019. - 288 с.

ISBN 978-5-9729-0291-0

       В работе рассмотрен весь комплекс основных технических, технологических методов и способов, снижающих отрицательное влияние на окружающую среду на нефтепромыслах при проектировании, обустройстве, эксплуатации и ремонте объектов добычи нефти.
       Сбережение энергии эквивалентно сбережению природы. Значительное внимание уделено энергосберегающим технологиям в добыче нефти. Приведены примеры расчета экономии электроэнергии по отдельным мероприятиям. Приведены также примеры новых разработок ООО НПФ «Пакер», обеспечивающих охрану окружающей среды и промышленную безопасность при ремонте и эксплуатации скважин.
       Обучение кадров - один из важных элементов комплексной системы работ по созданию экологической безопасности производства. Книга направлена на повышение образовательного уровня промысловых работников и студентов нефтяных специальностей по охране окружающей среды (ООС) при эксплуатации месторождений нефти и газа. Будет полезна и специалистам, осуществляющим надзорные функции по охране природы.

© Насыров А. М., Масленников Е. П., Нагуманов М. М., авторы, 2019

© Издательство «Инфра-Инженерия», 2019

ISBN 978-5-9729-0291-0

Содержание


   Введение.............................................6
   1. Краткий обзор положений и требований по охране окружающей среды на месторождениях......................9
   1.1. Основные нормативно-правовые документы в области охраны окружающей среды.................................9
   1.2. Требования к нефтегазодобывающим предприятиям по охране окружающей среды..............................11
   1.3. Нефть и ее компонентный состав. Свойства добываемых флюидов.............................20
   1.4. Источники загрязнения поверхностных вод, образующиеся при бурении, добыче, транспорте и хранении нефти и газа.28
   1.5. Загрязнение воздуха и его источники............31
   1.6. Нарушение и загрязнение почвенного покрова.....34
   2. Основные причины загрязнения окружающей среды на устье нефтяных и нагнетательных скважин и меры предупреждения.37
   2.1. Требованиякустьевому оборудованию..............37
   2.2. Предупреждение загрязнения окружающей среды из-за дефектов эксплуатационной колонны...................53
   Механический метод изоляции негерметичности эксплуатационных колонн в добывающих и нагнетательных скважинах с использованием скважинного оборудования
   НПФ «Пакер».........................................63
   2.3. Профилактиканефтегазопроявлений и открытых фонтанов при ремонте и освоении скважин. Требования по недопущению загрязнения окружающей среды при глушении, ремонте и освоении скважин....................................83
   2.4. Специальное скважинное оборудование НПФ «Пакер» для профилактики осложнений при ремонте и
   эксплуатации скважин................................93

A. M. Насыров, Е. П. Масленников, М. М. Нагуманов

   3. Причины загрязнения природы нефтесборными сетями и трубопроводами сточной воды и меры по снижению отрицательного влияния на окружающую среду..........100
   3.1. Объекты технологической цепочки добычи, сбора и подготовки нефти и закачки воды в пласт. Выполнение требований ООС при проектировании трубопроводов и других объектов технологической цепочки добычи нефти.................100
   3.2. Охранаприроды при строительстве промысловых трубопроводов........................................114
   3.3. Охрана окружающей среды при эксплуатации трубопроводов и объектов добычи нефти. Применяемые методы борьбы
   с коррозией.........................................125
   4. Охрана окружающей среды при ремонте трубопроводов.160
   4.1. Дефекты трубопроводов, приводящие к разгерметизации и их классификация..................................160
   4.2. Разрешенные методы ремонта дефектов............164
   4.3. Превентивные меры, снижающие ущерб природе при ремонте трубопроводов...........................167
   4.4. Прогрессивные технологии ремонта трубопроводов, снижающие ущерб природе..............................169
   5. О защите гидросферы от загрязнений на месторождениях нефти ...............................................183
   5.1. Необходимость стационарных заградительных гидротехнических сооружений для локализации возможных вредных выбросов на рельеф...........................183
   5.2. Локализация и уборка замазученности.............193
   5.3. Технические средства для уборки замазученности..199
   5.4. Адаптация промысловой техники для уборки замазученности.......................................202
   5.5. Сбор нефти с поверхности воды и грунта с помощью сорбентов............................................205

Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти

5

   6. Охрана атмосферного воздуха в нефтедобывающих предприятиях.......................................212
   6.1. Общая информация..............................212
   6.2. Источники загрязнения воздуха на месторождениях нефти................................................228
   6.3. Пути снижения загрязнения воздуха при добыче, сборе, подготовке и транспорте нефти........................230
   6.4. Полезное использование попутного нефтяного газа.240
   7. Почему энергосберегающие технологии направлены на уменьшение влияния на окружающую среду............249
   7.1. Энергопотребление и окружающая среда............249
   7.2. Энергосберегающие технологии в добыче нефти...254
   7.3. Примеры расчета экономии электрической энергии от внедрения энергосберегающих мероприятий..............265
   7.4. Энергосберегающие технологии путем применения скважинных компоновок НПФ «Пакер»....................275
   Литература...........................................282

A. M. Насыров, Е. П. Масленников, М. М. Нагуманов


        ВВЕДЕНИЕ

     В настоящее время численность населения Земли превысила семь миллиардов человек. Добыча и потребление нефти, угля превышает несколько миллиардов тонн в год, а добыча и потребление газа - несколько триллионов кубических метров. Количество сжигаемой древесины, торфа, растительности и биотоплива трудно поддается подсчету. Только Россия добыла в 2011 году 512 млн тонн нефти и более 600 млрд кубических метров газа (15% мировой добычи). При этом потребление ресурсов топлива в мире ежегодно растет.
     Миллиарды тонн воды, огромное количество тепла и вредных веществ, выделяемых при сжигании вышеуказанного топлива, отрицательно влияют на климат Земли в целом и на состояние природы в отдельных регионах планеты. Большинство населения Земли хорошо понимает необходимость бережного отношения к природе, особенно к гидросфере и атмосфере.
     Под загрязнением окружающей среды понимается всякое искусственное или естественное изменение физических, химических и биологических характеристик атмосферы, земли и воды, ухудшающее условия жизнедеятельности растительных или животных организмов немедленно, а также и в будущем. Непрерывное наращивание мощностей промышленного производства, как известно, связано с интенсивным использованием природного сырья, значительным расходованием воды и увеличением выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Поэтому нельзя недооценивать последствий усиленного воздействия человека на природу, связанной с этим опасности нарушения экологического баланса.
     В нефтяной промышленности множество объектов и различных технологических процессов, служащих источниками утечек углеводородов (или других рабочих агентов) и загрязнения окружающей среды.

Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти

7

      По уровню отрицательного воздействия на окружающую среду, особенно на гидросферу, нефтедобывающее производство является одним из потенциально опасных среди отраслей промышленности. Разработка месторождений нефти представляет из себя не только потенциальный загрязнитель поверхностных, но и грунтовых и пластовых пресных вод.
      Практически все технологические процессы нефтедобывающего производства: бурение, добыча, сбор и подготовка, транспорт нефти, закачка сточных вод в пласт - оказывают ощутимое вредное влияние на окружающую среду, в первую очередь гидросферу. К этому необходимо добавить огромное количество автотракторной, строительной и специальной техники, работающей на территории месторождений, которая загрязняет окружающую среду. В связи с этим на всех стадиях разработки месторождений, начиная от разведки и проектирования, вопросам охраны окружающей среды должно уделяться повышенное внимание.
      Учитывая вышеуказанное, предприятия по добыче нефти и газа разрабатывают и осуществляют комплексные текущие и перспективные мероприятия, направленные на охрану окружающей среды.
      Обучение кадров - один из элементов комплексной системы работ по созданию экологической безопасности производства. Организация направляет своих работников в плановом порядке для переобучения и повышения квалификации в учебно-курсовые комбинаты или другие учебные заведения через установленные сроки или во внеочередном порядке для освоения новых технологий или по требованию надзорных организаций. Кроме того, на предприятии проводятся различные курсы, лекции, инструктивные совещания, семинары и другие виды обучения в целях профилактики экологических нарушений и инцидентов. Разрабатываются, утверждаются и соблюдаются технологические регламенты на отдельные виды работ или на функционирование объекта в целом.

A. M. Насыров, Е. П. Масленников, М. М. Нагуманов

      Высокий уровень инженерной обеспеченности производства (образование и квалификация кадров, достаточная численность ИТР и рабочих, оснащенность АСУ и АСУТП) -показатель высокого организационно-технического уровня предприятия, в том числе высокого уровня экологической, промышленной, пожарной безопасности.
      В работе затронут весь комплекс основных технико-технологических методов и способов, снижающих отрицательное влияние на окружающую среду на нефтепромыслах при проектировании, обустройстве, эксплуатации и ремонте объектов добычи нефти.
      Сбережение энергии эквивалентно сбережению природы. Значительное внимание уделено энергосберегающим технологиям в добыче нефти. Приведены примеры расчета экономии электроэнергии по отдельным мероприятиям.
      Учитывая особую важность защиты от загрязнения грунтовых и пресных вод при ремонте и эксплуатации скважин, приведены примеры прогрессивных разработок в этой области научно-производственной фирмы «Пакер».
      Данная работа направлена на повышение образовательного уровня промысловых работников и студентов нефтяных специальностей в области охраны окружающей среды при эксплуатации месторождений нефти и газа.

Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти

9


        1.         Краткий обзор положений и требований по охране окружающей среды на месторождениях

1.1. Основные нормативно-правовые документы в области охраны окружающей среды
      Бережное отношение к окружающей природе при разработке месторождений должно начинаться при проектировании разработки залежей, бурения скважин и обустройства промыслов.
      В настоящее время любое строительство, реконструкция, расширение, ликвидация объектов производится только после того, как разрабатывается соответствующая выбранной стадийности проектирования проектно-сметная документация с обязательным экологическим сопровождением, включающим разделы «Охрана окружающей среды - ООС» и «Оценка воздействия на окружающую среду - ОВОС».
      Мероприятия по охране недр и окружающей природной среды разрабатываются в соответствии с действующим законодательством в проектах обустройства месторождений.
      В соответствии с действующими требованиями по разработке раздела «ОВОС» проектных документов оценке подлежат:
      1) Местоположение района проектируемого объекта.
      2) Атмосфера и загрязненность атмосферного воздуха.
      3)    Гидросфера, состояние и загрязненность поверхностных водных объектов.
      4)    Оценка существующего состояния территории и геологической среды.
      5) Инженерно-геологические условия.
      6) Гидрогеологическиеусловия.
      7) Характеристика опасных экзогенных процессов.
      8) Характеристика ландшафтов.

A. M. Насыров, Е. П. Масленников, М. М. Нагуманов

      9)     Характеристика почв, растительности, животного мира.
      10)    Характеристика территорий природоохранного назначения, территорий ограниченного природопользования.
      11)    Общая характеристика существующей техногенной нагрузки на окружающую среду расположения объекта. Социально-экономическая характеристика района намечаемого строительства.
      Эксплуатация объектов проводится с учетом российских нормативно-правовых актов и региональных инструктивнометодических указаний в области охраны окружающей среды, безопасных и комфортных условий проживания населения, в том числе:
      -    Федеральный закон от 10 января 2002 г. №7-ФЗ «Об охране окружающей среды»;
      -  Закон РФ от21 февраля 1992 г. №2395-1 «О недрах»;
      -    Водный кодекс Российской Федерации от 3 июня 2006 г. №74-ФЗ;
      -    Федеральный закон от 23 ноября 1995 г. №174-ФЗ «Об экологической экспертизе»;
      -    Федеральный закон от 14 марта 1995 г. №33-ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях»;
      -    Федеральный закон от 24 апреля 1995 г. №52-ФЗ «О животном мире»;
      -    Лесной кодекс Российской Федерации от 4 декабря 2006 г. №200-ФЗ;
      -    Земельный кодекс Российской Федерации от 25 октября 2001 г. №136-ФЗ;
      -    Закон РФ «Об отходах производства и потребления» от 24 июня 1998 г. №89-ФЗ, в ред. ФЗ от 29.12.2000 г. №169-ФЗ;
      -    Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» от 4 мая 1999 г. №96-ФЗ;
      -    Кодекс РФ «Об административных правонарушениях» от30.12.2001 г. №195-ФЗ;

Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти

11

      -    Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности, ПБ 08-624-03, утв. Госгортехнадзором РФ 05 июня 2003 г. №56;
      -    «Положение о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных полосах», утв. Постановлением Правительства РФот23.11.1996 г. №1404;
      -    «Основные положения о рекультивации земель, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя», утв. Приказом Минприроды России и Роскомзема от 22.12.1995 г. №525/67;
      -    СанПиН 2.1.4. 1200-03 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы», М., 2002;
      -    СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов», М., 2003;
      -    СанПиН 2.1.6. 1032-01 «Гигиенические требования по охране атмосферного воздуха населенных мест», М., 2001;
      -    СанПиН 2971-84 «Санитарные правила и нормы защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередач (ВЛ) переменного тока промышленной частоты», М., 1984.
      Если указанные нормативно-технические и правовые акты претерпели изменения, то строительство и эксплуатация объектов производится по последним измененным документам.

1.2. Требования к нефтегазодобывающим предприятиям по охране окружающей среды

      Охрана окружающей среды является одной из основных задач нефтедобывающего предприятия, поскольку специфика производства такова, что объекты добычи нефти располо

A. M. Насыров, Е. П. Масленников, М. М. Нагуманов

   жены на очень больших территориях и добываемые жидкости и газы вредны для окружающей среды в случае попадания их на рельеф или в атмосферу.
      В целом по нефтедобывающему предприятию, и по каждому промыслу в частности, должен быть разработан план природоохранной деятельности, в который включены как санитарно-профилактические мероприятия, так и мероприятия специального природоохранного назначения. Кроме этого, обязательным является наличие плана ликвидаций возможных аварий практически на всех объектах добычи, сбора, подготовки и транспорта нефти, а также системы поддержания пластового давления (ППД). В должностных инструкциях каждого ИТР должны быть указаны конкретные обязанности по природоохранным вопросам. Должны проводиться плановые учения по ликвидации возможных аварий.

Управление экологической безопасностью производства на предприятии

      Обеспечение промышленной, пожарной, экологической безопасности на производстве - это одна из главных задач управления производством.
      Основная цель охраны труда, экологической, промышленной безопасности производства - создание и обеспечение безопасных и здоровых условий труда, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда, сохранение флоры и фауны на территории производства.
      Создание и обеспечение безопасных и здоровых условий труда на производстве и вся полнота ответственности за это возлагается на руководителей предприятий и их заместителей по направлению деятельности. На нефтепромыслах ответственность за создание и обеспечение здоровых условий труда, за обеспечение промышленной, пожарной и экологической безопасности в производстве несет начальник цеха, его заместители, начальники участков, мастера по добыче нефти и газа, а также специалисты по профилю работы.

    Фрагмент «дерева целей» по ООС нефтедобывающего предприятия.


Недопущение загрязнения воздуха

Учет и мониторинг водостоков грунтовых вод

Создание экологической службы

Тех. мероприятия по обеспечению герметичности коммуникаций

Основная цель-недопущение загрязнения

Недопущение загрязнения почвы

Организационные методы управления сохранностью водостоков

Обучение и комплектование кадров

Автомат.
отключение скважин и насосов при превышении допускаемых давлений в трубах

г Контроль ' качества воды. Установка на водостоках авт ом. датчиков солености

Ручной отбор проб по графику

Недопущение загрязнения водостоков и грунтовых вод

Экономические методы управления сохранностью водостоков

Включение в должностную инструкцию специалистов по вопросам ООС

Применение без амбарных методов бурения и ТКРС

Установка регистрирующих датчиков

Недопущение загрязнения пластовых пресных вод

Методы предупреждения загрязнения поверхностных вод

Разработка мероприятий по ООС

Устройство нефтеловушек, обвалований скважин, ГЗУ, ВРП, ДНС

Установка сигнализаторов предельных концентраций вредных веществ

Методы ликвидации допущенного загрязнения

Организация контроля за выполнением мероприятий

Тех. мероприятия по обеспечению герметичности экспл. колонн

Орг. тех.
мероприятия по недопущению разливов хим. реагентов, солей, нефтепродуктов

   Установка ' датчиков с подключением к системе телемеханики

Технологические аспекты охраны окружающей среды в добыче нефти

1

у

I

I

i

Рис. 1.2.1. Для придания деятельности нефтегазодобывающего предприятия в области ООС комплексного характера составляется «дерево целей».