ЛЕКЦИЯ № 29 -30. Тема: Охрана труда и окружающей среды, техника безопасности при разработке морских месторождений.
Охрана труда и окружающей среды, техника безопасности при разработке морских месторождений. Цель: Изучить меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа на морских месторождениях, технику и технологию сбора и утилизации загрязнений. Ключевые слова: буровой шлам; буровые сточные воды; отработанные горюче смазочные материалы (ГСМ), экстракция, термообработка, буровые сточные воды, коагулянт, загрязнение моря, охрана окружающей среды, охрана труда, закрытая система циркуляции промывочной жидкости, нефтесборные устройства, боновое заграждение.
Основные вопросы и содержание: 1. Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. 2. Ликвидация загрязнений водной поверхности и береговых линий. 3. Техника и технология сбора и утилизации загрязнений.
Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. Основными отходами в процессе бурения являются: 1. буровой шлам; 2. буровые сточные воды; 3. отработанные горюче смазочные материалы (ГСМ). Из районов, имеющих рыбохозяйственное значение, буровой шлам со ста ционарных платформ вывозят на береговые шламоотвалы для захоронения. Однако затраты на это велики, кроме того, вывоз шлама не решает полно стью проблему охраны окружающей среды, т. к. вода, содержащаяся в шламе, и атмосферные осадки растворяют вредные компоненты и, просачиваясь в почву, загрязняют ее.
Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. Наиболее перспективные методы снижения токсичности и нейтрализации токсичных органических веществ в буровом шламе следующие: 1. окисление (при окислении образуются малотоксичные органические кислоты, которые далее разлагаются или образуют с Са 2+ и Mg 2+ соли); 2. гидрофобизация (гидрофобизаторы, покрывая частички шлама, препят ствуют диффузии водорастворимых веществ в воду); 3. экстракция (многоступенчатый процесс извлечения органических веществ из шлама с помощью растворителя); 4. термическая обработка.
Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. Экстракцию применяют в настоящее время во многих зарубежных системах очистки выбуренной породы от органических соединений. Метод термообработки бурового шлама наиболее целесообразен и технически доступен. Сущность его заключается в том, что органические вещества полностью сгорают при высокой температуре. С повышением температуры до 600°С количество органических веществ через 30 минут снижается практически до нуля, независимо от их исходного содержания. Основная масса сгорает при t = 300 500° С. Полученный обожженный буровой шлам незначительно влияет на гидрохимический состав морской воды (наблюдается некоторое увеличение количества исков). На морской платформе агрегат монтируют у блока очистки бурового рас твора епосредственно под виброситом. Нейтрализованный шлам из н агрегата непосредственно погружается на морское дно. Буровые сточные воды содержат наравне с механическими примесями и некоторые органические вещества.
Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. Наиболее распространенный метод очистки вод от грубодисперсных и коллоидных загрязнений обработка их коагулянтом (соли Al, Fe или их смеси). В целях повторного использования буровых сточных вод на платформе применяют их глубокую очистку с помощью электрокоагуляции. Отработанные ГСМ в зарубежной практике при больших объемах регенерируются на месте специальными установками. В отечественной практике отработанные ГСМ, ввиду их малого объема, вывозятся на регенерацию на берег, что исключает их регенерацию на месте. Часть отработанных ГСМ можно использовать при обработке бурового раствора, как профилактическую добавку. В процессе опробования из скважин добываются нефть и газ, пластовая вода. Первоначально всю продукцию скважин (нефть, пластовую воду) собирали в танкеры и вывозили на береговые очистные сооружения. В связи с техни ческими трудностями удержания судна у буровой платформы при штормовой погоде, а также высокой стоимостью фрахта танкера от этой системы отказа лись. В настоящее время ППБУ "Каспморнефтегазпром", "Шельф 1" и "Шельф 2" оснащены комплектом оборудования фирмы "Бейкер" для опробования и ис пытания разведочных скважин решается сбором и сжиганием продукции скважин, сбором и вывозом жидкой части продукции и сжиганием газа. Установка "Летящее пламя" фирмы "Бейкер" (США) применима для пре дотвращения загрязнения моря продуктами опробования и освоения разведоч ных скважин, пробуренных с ПБУ и ППБУ, совершенно неприменима при освоении куста скважин, пробуренных с МСП, т. к. в этом случае бесцельно теря ется большое количество нефти и конденсата. Поэтому в этом случае применя ется другая схема по сбору и вывозу нефти (конденсата) и сжиганию газа, особенно на глубоководных участках. Преимущество этой схемы состоит в том, что нефть (конденсат) полностью улавливается, собирается в подводный резервуар и вывозится танкерами.
Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. В настоящее время загрязнение моря при освоении куста эксплуатацион ных скважин, пробуренных с МСП и при эстакадных площадок, сведено к нулю, т. к. до начала освоения к ним прокладываются подводные и надводные продуктопроводы. При освоении скважин на море прокачку их водой или нефтью осуществляют по замкнутой циркуляционной системе в коллектор или техно логическую емкость для повторного использования промывочной жидкости. При демонтаже устьевого оборудования устье скважины должно быть обо рудовано поддоном, который соединяют трубопроводом с емкостью сбора сточных вод. При проведении технологических и геолого технических мероприятий, связанных с применением различных химических и других реагентов, в сква жину х должны и закачивать по герметичной системе, а продукцию реакции, поступающую из скважины, должны направлять в коллектор. Очищают НКТ от различных отложений на специально оборудованных ра бочих площадках или на береговых базах. Продукты очистки собирают в кон тейнеры и вывозят на береговые специальные шламоотвалы для захоронения.
Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. Отходы продукции нефтяных и газовых скважин и их утилизация Отходы: 1. пластовая высокоминерализованная вода; 2. песок. Пластовую воду применяют для ППД, применяют различные виды изоляционных работ в скважине и пласте. Песок, выносимый на поверхность, необходимо очищать от нефти и в дальнейшем использовать его как строительный материал. Безотходная технология добычи попутного и природного газов предусматривает прежде всего полную герметизацию системы сбора и ликвидацию выбросов газа в атмосферу. Достигается это своевременным обустройством месторождения сетью газосборных и транспортных трубопроводов и применением при необходимости компрессорных установок для транспортирования газа или использования его в газлифте.
Меры безопасности проведении разведочных и буровых работ, разработке и эксплуатации шельфовых месторождений и транспортировке нефти и газа. Анализ зарубежного и отечественного опыта в области подготовки нефти выявил, что в настоящее время основным методом разрушения нефтяной эмульсии, обеспечивающим малоотходный процесс подготовки нефти, является термохимический. Охрана окружающей среды при текущем и капитальном ремонте скважин. Эти ремонты являются одними из основных источников загрязнения моря нефтью, нефтесодержащими водой и песком, а также химически обрабо танными промывочными жидкостями. Предотвращение загрязнения моря отходами ремонта скважин достигается: использованием закрытой системы циркуляции промывочной жидкости; сбором и вывозом или обезвреживанием на месте отходов ремонта с последующим сбросом их в море; применением различных приспособлений для очистки наружной поверх ности труб и штанг от нефти и промывочной жидкости; сбросом и откачкой жидкости, стекающей с внутренней полости труб на мостки; применением устьевых малогабаритных противовыбросовых устройств.
Ликвидация загрязнений водной поверхности и береговых линий. Очистка поверхности водоема от нефти и нефтепродуктов осложняется рядом факторов: 1. высокой вязкостью нефти (затрудняет отделение от воды); 2. значительными площадями очистки; 3. подвижностью нефтяных пятен под действием ветра и течений; 4. гидрометеорологическими условиями и др.
Ликвидация загрязнений водной поверхности и береговых линий. Методы удаления нефти с водной поверхности: 1. термический (поджог нефти) опасен для МСП и других сооружений; 2. механический дорогой, остается пленка; 3. гидробиологический бактериальное разложение нефти прекращается при t<10°С; 4. физико химический способ отрицательно действует на бентос (совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоема).
Техника и технология сбора и утилизации загрязнений. Основные технические средства локализации нефтяного загрязнения боновые заграждения (рис 1). Около 150 их видов выпускается отечественными и зарубежными фирмами. Рис. 1. Волно и ветроустойчивое боновое заграждение. 1 – натяжной элемент; 2 – поплавок; 3 – наводная часть; 4 – фартук; 5 – вертикальные планки; 6 – задерживающая нефть часть бонов.
Техника и технология сбора и утилизации загрязнений. Технические средства для механического сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности моря: 1. нефтесборные устройства; 2. специально оборудованные суда нефтесборщики. Для локализации или ликвидации больших разливов нефти на море при открытых фонтанах, разрывах подводных нефтепроводов, а также разрушениях нефтепромыслового хозяйства, вызванных стихийными бедствиями, служат экспедиционные суда, не имеющие ограничений по погодным условиям и районам плавания. Они оснащены комплектом боновых заграждений и нефтесобирающими устройствами. Трюмы используются как приемные емкости. Имеются специальные сепараторы для отделения собранной нефти от морской воды. На судне имеются гидрометеорологическая, гидрохимическая и биологическая лаборатории.
Техника и технология сбора и утилизации загрязнений. Нефтесборные устройства по способу передвижения и крепления делятся: 1. на самоходные; 2. стационарные; 3. буксируемые; 4. насосные (устанавливаются на различных плавсредствах). Нефтесборные устройства по принципу сбора нефти и нефтепродуктов делятся: 1. на адсорбционные; 2. адгезионные; 3. пороговые; 4. центробежные; 5. всасывающие и др.
Техника и технология сбора и утилизации загрязнений. На рис 2 показана схема оборудования судна для сбора нефти с поверх ности воды. В конструкции заложен принцип движения бесконечного плоского ремня для захвата нефти. При движении установки нефть увлекается под воду и поступает в нефтесборник, где она всплывает, затем ремнем захватывается и вверху выжимается из ремня валками. Рис. 2. Схема оборудования судна для сбора нефти с поверхности моря: а – общая схема; 1 направление вращения ремня; 2 – приводной двигатель; 3 – скребок для снятия нефти с ремня; 4 – собранная нефть; 5 – отверстия для выпуска воды; 6 – отсеки для придания судну дополнительной плавучести; б – схема валков для выжимания нефти из абсорбирующего ремня.
Техника и технология сбора и утилизации загрязнений. В последние годы для борьбы с загрязнением моря нефтью значительное распространение получают методы, основанные на свойствах различных мате риалов поглощать нефть из воды. Виды применяемых сорбентов: 1. плавающие сорбенты (р < 1000 кг/м 3); 2. погружаемые сорбенты (р > 1000 кг/м 3). Плавающие сорбенты: 1. природные (торф, мох, сено); 2. искусственные (полиурентан, резина и др. ). Искусственные сорбенты могут использоваться повторно после регенерации. Сорбенты бывают: 1. матерчатые (полосообразные); 2. гранулированные (более эффективные).
Техника и технология сбора и утилизации загрязнений. Погружаемые сорбенты (не находят широкого применения, оседают на дно, малоэффективны): 1. цемент; 2. мел; 3. тальк; 4. глинозем; 5. специально обработанный олеофильный песок и др. Удалять тонкопленочную нефть с поверхности моря можно следующими методами: 1. диспергирования (распыление диспергентов ПАВ, порошков, суспен зий, эмульсий с самолетов, вертолетов) с помощью ПАВ возникает эмульсия типа "масло вода", рассеивающаяся в толще воды; 2. сорбции (сорбенты: минеральные; синтетические полимерные; расти тельного происхождения опилки, торф и др. ) в последние годы магнитно сорбционный способ порошок магнетита; 3. локализации: утолщение пленочной нефти, гелеобразование, отверде ние нефти.
Рекомендуемая литература: Основная литература 1. Котик Е. П. , Котик П. Т. Разработка, освоение и эксплуатация морских месторождений. 2 том, Актобе , 2010 – 564 стр. 2. Бабич В. А. , Лисагор О. И. , Галкин А. Г. Оборудование для бурения инженерно геологических скважин на море и на шельфе. Рига: ВНИИМоргео, 1996. 127 с. 3. Вяхирев Р. И. , Никитин Б. А. , Мизоев Д. А. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. М. : Изд во Академии горных наук, 1999. 374 с. 4. Золотухин А. Б. , Гудместад О. Т. , Ермаков А. И. и др. Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений и строительство морских сооружений в Арктике. Учебное пособие. М: Изд во «Нефть и газ» РГУНи. Г, 2000. 770 с. 5. Карабалин У. С, Ермеков М. М. Эксплуатация морских нефтегазовых месторождений. Алматы: Эверо, 2004. 434 с. 6. Эстрин Ю. Я. Техника и технология освоения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа. М. : ВНТИЦентр, 1989. Дополнительная: литература 1. Листенгартен Л. Б. Комплексное проектирование разработки морских нефтяных месторождений. М. : Недра, 1987. 192 с. 2. Разведка и эксплуатация морских нефтяных и газовых месторождений. М. : Недра, 1978. 3. Скрыпник С. Г. Техника для бурения нефтяных и газовых скважин на море. М. : Недра, 1989. 310 с.
Вопросы для самоконтроля: 1. Что является основными отходами в процессе бурения 2. Перечислите наиболее перспективные методы снижения токсичности и нейтрализации токсичных органических веществ в буровом шламе 3. Окисление как метод снижения токсичности и нейтрализации токсичных органических веществ в буровом шламе 4. Гидрофобизация как метод снижения токсичности и нейтрализации токсичных органических веществ в буровом шламе 5. Экстпракиия как метод снижения токсичности и нейтрализации токсичных органических веществ в буровом шламе 6. Термическая обработка как метод снижения токсичности и нейтрализации токсичных органических веществ в буровом шламе 7. Назовите наиболее распространенный метод очистки вод от грубодисперсных и кол лоидных загрязнений
Вопросы для самоконтроля: 8. Загрязнение моря при освоении куста эксплуатацион ных скважин 9. Что является отходами продукции нефтяных и газовых скважин 10. Предотвращение загрязнения моря отходами ремонта скважин 11. Методы удаления нефти с водной поверхности 12. Основные технические средства локализации нефтяного загрязнения 13. Технические средства для механического сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности моря 14. Нефтесборные устройства по способу передвижения и крепления 15. Нефтесборные устройства по принципу сбора нефти и нефтепродуктов 16. Схема оборудования судна для сбора нефти с поверхности моря 17. Виды применяемых сорбентов 18. Методы удаления тонкопленочной нефти с поверхности моря
Глоссарий Окисление – процесс при котором образуются малотоксичные органические кислоты, которые далее разлагаются или образуют с Са 2+ и Mg 2+ соли); Гидрофобизаторы вещества, покрывая частички шлама, препятствуют диффузии водорастворимых веществ в воду; Экстпракиия многоступенчатый процесс извлечения органических веществ из шлама с помощью растворителя; Бентос совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоема.