Екологічні проблеми переробки нафти і нафтовидобутку

1. Забруднення навколишнього середовища при нафтовидобутку
2. Викиди, що відбуваються при основних технологічних процесах
3. Шкода стічних води нафтової промисловості
4. Грунтові нафтові забруднення

Екологічний стан нашої планети викликає тривогу вже давно. Антропогенний вплив на навколишнє середовище завдає її непоправної шкоди, і одним з серйозних джерел забруднень природи є нафтова і нафтопереробна промисловість.

Сучасній світовій економіці потрібно колосальна кількість енергоносіїв, основним з яких є нафта, і екологія часто відсувається на другий план. Сучасні обсяги видобутих вуглеводнів і потужності переробних їх підприємств виводять проблеми захисту навколишнього середовища на перший план.

Забруднення навколишнього середовища при нафтовидобутку

Шкідливі впливу, негативно впливають на атмосферу, воду, грунт, флору, фауну і самої людини, зумовлені високою токсичністю видобуваються вуглеводнів, а також різноманітними хімічними речовинами, які використовуються в технологічних операціях.

Вони проявляються під час видобутку нафти, її первинної підготовки і подальшого транспортування, а також в процесі зберігання, переробки і практичного використання отриманих продуктів.

Сира нафта, нафтові та бурові шлами, а також стічні води, в яких сконцентрована велика кількість шкідливих хімічних сполук, потрапляють у водойми і на інші об'єкти навколишнього середовища при:

• бурінні експлуатаційних свердловин;
• аварійному фонтанування нафтових і газових свердловин;
• аваріях транспортних засобів;
• прориви нафтопроводів;
• порушення герметичності експлуатаційних трубних колон;
• поломки обладнання, що застосовується;
• скиданні в водойми промислових стічних вод, які не пройшли відповідне очищення.

Крім цього, в деяких регіонах нашої планети існують виходи нафти на поверхню, обумовлені природними причинами. Наприклад, Нафтовий мис, розташований на півдні американського штату Каліфорнія, своєю назвою зобов'язаний саме таким явищам.

Подібні природні виходи цієї корисної копалини - звичайна справа для Карибського басейну, а також для Перської та Мексиканської заток. У Росії такі виходи спостерігалися на деяких родовищах в Республіці Комі.

Фонтани, які з'являються під час нафто- і газовидобутку, бувають газовими, нафтовими і газонафтових. Незалежно від типу фонтану, його наявність завдає колосальної шкоди екології прилеглих територій.

Постійно зростаюче світове споживання вуглеводнів призвело до значного зростання останнім часом розмірів танкерного флоту. Крім кількісного зростання, намітилася тенденція до різкого збільшення місткості кожного окремого нафтоналивного судна.

З економічної точки зору експлуатація супертанкерів, зрозуміло, вигідна, проте такі судна мають велику потенційною небезпекою серйозного забруднення навколишнього природного середовища, оскільки в разі їх аварій кількість потрапляють в світовий океан нафти і нафтопродуктів обчислюється десятками, а то й сотнями тисяч тонн.

Крім того, у багатьох випадках нафтопродукти потрапляють у воду разом зі стічними водами, які на таких супер-кораблях застосовуються для баласту або з метою промивки їх танків. Попадання забруднюючих речовин з нафтоналивних суден в моря можливо також під час виконання вантажно-розвантажувальних операцій (наприклад, у випадках переливів при навантаженні), а також у випадках посадки судна на мілину або при аварійних зіткненнях.

Крім того, серйозну небезпеку для екології несуть в собі трубопроводи.

Їх будівництво, особливо в північних регіонах, значно негативний вплив на сформований там мікроклімат. Проходка траншей вносить локальні зміни в режим влагопітанія рослинного покриву, порушується Теплофізичне рівновагу, відбувається танення вічній грунтів, гине дуже чутливий до будь-яких механічних впливів крихкий рослинний покрив.

Крім цього, в процесі експлуатації трубопровідних систем можливі витоку транспортується по ним нафти, природного газу, стічних вод, метанолу та інших шкідливих для екології продуктів на тих ділянках трубопроводів, які є найбільш уразливими (наприклад, в підводних проходах магістралей по дну річок і морів) . Пошкодження таких важкодоступних ділянок можуть залишатися непоміченими протягом довгого часу, і наноситься тривалими витоками вуглеводнів екологічний збиток стає катастрофічним. Фахівці підрахували, що в середньому в разі одного прориві нафтового трубопроводу в навколишнє середовище виливається близько двох тонн нафти, що приводить в непридатність одну тисячу квадратних метрів земної поверхні.

В процесі буріння нафтових і газових свердловин, а також в процесі їх подальшої експлуатації, забруднення навколишнього природного середовища відбувається практично безперервно, і викликається витоками сировини, що видобувається через нещільні фланцеві з'єднання запірної арматури (при порушенні герметичності сальників), поривами трубопроводів, а також нафтовими розливами, що відбуваються в процесі спорожнення відстійників і сепараторів.

Велика частина промислових стічних вод і добувається нафтової сировини накопичується і потім потрапляє в поверхневі в водойми з наступних причин:

• через нещільні сальникові з'єднання;
• в процесі проведення ремонтних робіт і буріння свердловин;
• з переповнених мірних ємностей;
• в процесі очищення мірників;
• при розливах нафти під час спуску з резервуарів стічних вод;
• в результаті переливів нафти через верхні частини резервуарів і так далі.

Найтиповіші витоку з резервуарів викликаються кoрpoзіeй їх днищ, тому необхідний постійний автоматизований контроль за рівнем вмісту в промислових ємностях. Багато тимчасові нафтосховищ в повному обсязі виключають виникнення процесів випаровування зберігаються в них продуктів.

Розливи нафти також нерідко викликаються аварія на установках по збору нафти і газу, ліквідація яких не завжди відбувається швидко і з належною якістю.

Найбільш небезпечні наслідки для екологічної системи викликають забруднення грунтового покриву, а також наземних і підземних прісних вод.

Вони в основному забруднюються сирою нафтою, буровими і нафтовими шлаками і технологічними стоками.

Головними джерелами забруднень є промислові та бурові стоки. Їх обсяг їх у всіх країнах світу з розвиненою нафтовидобутком зростає швидкими темпами і набагато більше обсягу сировини, що видобувається.

Найчастіше, відсутність каналізаційної системи призводить до скидання промислових стічних вод безпосередньо у найближчі болота або водойми, що призводить до серйозних їх забруднень, які досягають і підземних ґрунтових вод.

Викиди, що відбуваються при основних технологічних процесах

Головні джерела таких атмосферних викидів - це:

№ Корисна інформація 1 свердловини, нафтові резервуари, технологічне обладнання 2 нафтові і газові факели, продування і наступний випуск газу, спалювання нафтових розливів 3 експлуатація двигунів внутрішнього згоряння 4 забруднена пил, яка в теплу пору року піднімається в атмосферу транспортними засобами 5 випаровування легких вуглеводневих сполук

Найпоширенішими забруднюючими атмосферу речовинами, які потрапляють в неї в процесі видобутку, первинної підготовки, транспортування і подальшої переробки вуглеводневої сировини, а також під час практичного спалювання готових нафтопродуктів і газу, є:

• вуглеводневі сполуки;
• оксид азоту;
• оксид сірки;
• сірководень;
• суспензії механічного характеру.

Сірководень і сірчистий газ є основними забруднюючими викидами при експлуатації нафтових промислів, сировину на яких відрізняється високим вмістом сірки.

Очищення узбережжя Мексиканської затоки від нафти, ліквідуючи наслідки аварії на платформі BP

Викиди таких речовин в процесі нафтовидобутку відбувається при:

• виникненні аварійного фонтанування;
• випробуваннях і пробні пуски свердловин;
• випарах з мірних ємностей і резервуарів тимчасового зберігання;
• поривах трубопроводів;
• очищенні технологічних ємностей.

Крім перерахованих причин, забруднюючі речовини потрапляють в атмосферу з установок для комплексної нефтеподготовкі (в процесі зневоднення, стабілізації, знесолення і при деемульсаціі сировини), а також з очисних споруд (з нефтеловушек, песколовок, ставків-відстійників, аеротенків і фільтрів). Велика кількість шкідливих вуглеводнів потрапляє в атмосферу через порушення герметичності застосовуваного технологічного устаткування.

Основною екологічною проблемою в нашій країні є низький рівень утилізації ПНГ (попутного нафтового газу).

Наприклад, для більшості західносибірських родовищ - менше 80-ти відсотків. Спалювання величезної кількості ПНГ до сих пір - основне джерело екологічного забруднення в районах нафтових промислів. Попадання в атмосферу продуктів згоряння ПНГ несе в собі серйозну потенційну загрозу нормальній роботі організму людини на рівні фізіології.

Приблизно третина всієї одержуваної світової нафти характеризується вмістом сірки в кількості більше одного відсотка від загального обсягу сировини. Іншими словами, майже кожен третій факел, запалений на всіх світових родовищах, викидає в навколишнє середовище такі шкідливі речовини, як сірководень, діоксид сірки і меркаптани.

При горінні факелів в структурі атмосферних викидів присутні наступні речовини:

• метан;
• етан;
• пропан;
• бутан;
• пентан;
• гексан;
• гептан;
• діоксид сірки;
• сірководень;
• меркаптани;
• оксид азоту;
• диоксид вуглецю.

Якщо в видобувається сировина висока концентрація вуглеводнів ароматичної групи, то горіння факелів викидає в атмосферу велику кількість таких хімічних речовин, як бензол, толуол, фенол і ксилоли.

Ці речовини (особливо бензол, який має другий клас небезпеки) дуже токсичні. Наприклад, бензольні пари у високій концентрації наркотично впливають на людський організм, шкодять нервовій системі, дратують шкірні покриви і слизові оболонки.

Важкі метали, які присутні в факельних викидах - це ванадій і нікель.

Наприклад, вдихання ванадиевой пилу, навіть якщо самого металу в ній трохи, викликає роздратування і хрипи в легенях, з'являється кашель, болі в грудях, першіння в горлі і нежить. У деяких випадках може настати задуха, шкіра блідне, мова стає зеленим. Варто сказати, що ці симптоми досить швидко пропадають після того, як людина перестає дихати шкідливим повітрям.

При попаданні в атмосферу шкідливі речовини фізико-хімічно перетворюються, а згодом або розсіюються, або вимиваються. Рівень забрудненості атмосфери знаходиться в прямій залежності від того, чи відбудеться перенесення цих речовин на велику відстань від їхнього джерела, або їх скупчення залишиться локальним.

Головні джерела оксидів сірки, азоту та вуглецю, а також сажі - це факельні системи, в яких згоряють шкідливі речовини в газоподібному стані і вигляді пари, у випадках, коли вони непридатні до практичного застосування.

Серйозний внесок у негативні атмосферні викиди вносять транспортні об'єкти та нафтосховища. Основне забруднення відбувається в процесі випаровування з резервуарів і при проведенні операцій зливу / наливу.

Російські підприємства нафтової промисловості викидають в атмосферу майже два мільйони тонн шкідливих речовин, в числі яких:

• вуглеводневих сполук - 48 відсотків;
• оксидів вуглецю - 33 відсотки;
• сажа - 2 відсотки.

Підприємства газової галузі викидають ще більше - від двох до трьох мільйонів тонн. Основні шкідливі речовини - сірководень і діоксиди азоту і сірки, метилмеркаптан і так далі. Знешкоджується в уловлювач тільки 10-20 відсотків шкідливих речовин.

Основними значимими факторами, які впливають на поширення забруднень, є метеорологічні:

• швидкість і напрямок вітру;
• кількість і тимчасова тривалість штилів;
• опади;
• вологість повітря;
• інтенсивність ультрафіолетового випромінювання (сонячної радіації).

Шкода стічних води нафтової промисловості

З метою підтримки тиску в пласт закачується більше одного мільярда кубометрів води, в числі яких від 700 до 750 мільйонів - прісної. За допомогою штучного заводнення в даний час здобуваю більше 86-ти відсотків всього нафтової сировини. При цьому приблизно 700 мільйонів тонн пластової води викачується з природних колекторів разом з видобутої нафтою.

Одна одиниця обсягу пластової води, що потрапила в поверхневий водойму, робить непридатною для вживання від 40-ка до 60-ти обсягів чистої прісної води.

Воду з відкритих прісних водойм використовують для пластового заводнення тому, що ці водойми легко доступні і не вимагають складної попередньої підготовки до їх використання.

Небезпечне забруднення природної води виникає не тільки при цілеспрямованому скиданні неочищених стоків, але і при розливах і змивах токсичних речовин, які при цьому доходять до грунтових вод і потрапляють в наземні природні водойми.

Джерела водного забруднення можуть бути самими різними. Розглянемо їх по основним технологічним процесам.

В процесі буріння свердловин використовується велика кількість природних вод, результатом чого стає освіту забруднених стічних бурових звід.

Крім цих стоків, при бурінні також утворюються:

• відпрацьований буровий розчин;
• бурові шлами.

Відпрацьований розчин необхідно утилізувати або захоронити. Без спеціальних заходів щодо його знешкодження його потрапляння в навколишнє середовище неприпустимо.

Найнебезпечнішими з екологічної точки зору є бурові стічні води, оскільки їх відрізняє висока рухливість і сильна здатність до акумуляції забруднюючих речовин. Ці стоки можуть заражати значні площі водної і земної поверхні.

Зачистка та промивка резервуарів призводить до утворення шкідливих промивних стоків.

Промислові стічні води потрапляють в навколишнє середовище з насосних станцій, з котелень, лабораторій, гаражів і камер розливу, а також з технологічних майданчиків як витоку, що відбуваються в технологічному обладнанні.

При заповненні танкерів і в процесі промивки їх танків поле розвантаження утворюються промивні і баластні шкідливі стоки.

Грунтові нафтові забруднення

Такі види локальних забруднень грунтового покриву в основному утворюються в результаті нафтових і нафтопродуктових розливів, що відбуваються при поривах трубопроводів і витоках, що відбуваються через нещільні з'єднання використовуваного обладнання. Великі земні поверхні забруднюються в процесі відкритого фонтанування природного сировини.

При цьому потрапила в грунт нафту починає проникати вертикально вглиб під дією гравітації, а також розтікатися в сторони внаслідок впливу на неї капілярних і поверхневих сил.

Швидкість такого просування багато в чому залежить від наступних факторів:

• властивостей конкретної нафтової суміші;
• щільності і структури грунтів;
• пропорційного співвідношення між нафтою, водою і повітрям, яке утворюється в багатофазної рухається системі.

Основний вплив в цьому випадку надає тип конкретної нафти, характер забруднення і кількість що потрапив на грунт шкідливої ​​речовини. Чим менше нафти в багатофазної системі, тим складніше їй мігрувати в грунтах.

У міру просування нафти насиченість нею грунту постійно зменшується (зрозуміло, якщо немає додаткових її вкидань). Нерухомою ця вуглеводнева суміш стає при її концентрації в грунті на рівні 10-ти - 12-ти відсотків. Цей показник називається рівнем залишкового насичення.

Також рух нафти зупиняється при досягненні нею грунтових вод.

Капілярні сили найбільш сильно впливають на такий рух в грунтах з високою пористістю і проникністю. Іншими словами, піщані і гравійні види грунтів сприятливі для нафтової міграції нафти, а, наприклад, мулисті і глинисті - немає. Якщо розлив стався на твердих породах, рух нафти відбувається, як правило, за наявними в них тріщин.

У висновку хочеться сказати, що яким би не було джерело нафтового забруднення, шкода від нього - колосальний. Екологічні проблеми переробки нафти, а також нафтовидобутку і транспортування сировини та готової продукції, в даний час є актуальними, як ніколи раніше. Тому в даний час необхідно приділити максимум уваги розробці і впровадженню екологічно безпечних видобувних і переробних технологій, а також застосування максимально ефективних засобів захисту навколишнього нас середовища.

Екологія в Санкт-Петербурзі. Витік нафти в Мексиканській затоці - Микола Левашов