Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 8
1.1. Воздействие нефтедобывающих предприятий на окружающую среду 8
1.2. Классификация трубопроводов 10
1.3. Аварийные ситуации на трубопроводах 14
1.3.1. Классификация аварийных ситуаций 14
1.3.2. Причины возникновения разливов нефти и нефтепродуктов 17
1.3.3. Последствия аварийных ситуаций на трубопроводах для окружающей среды 23
1.4. Снижение негативного воздействия промысловых нефтепроводов на окружающую среду 29
1.5. Ликвидация последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов 33
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА НА ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДАХ 54
2.1. Этапы проведения анализа риска 55
2.2. Идентификация опасностей при эксплуатации промысловых нефтепроводов 57
2.2.1. Анализ эксплуатации промысловых трубопроводов нефтедобывающего предприятия 57
2.2.2. Идентификация причин отказов промысловых трубопроводов 63
2.3. Разработка сценариев развития аварийной ситуации 65
2.4. Определение величины экологического ущерба 68
2.5. Расчет экологического риска аварии на промысловых нефтепроводах 88
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДАХ 91
3.1. Разработка критериев выбора технологии рекультивации нефтезагрязненных территорий 91
3.2. Выбор оптимальной технологии восстановления нефтезагрязненных территорий 95
3.3. Разработка критериев выбора технологии переработки нефтесодержащих отходов на технологическом комплексе 107
3.4. Выбор оптимальной технологии переработки нефтесодержащих отходов на технологическом комплексе 114
3.5. Технологические решения по обустройству технологических комплексов по переработке нефтесодержащих отходов 119
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕГИОНАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ 129
4.1. Исходные данные для разработки 129
4.2. Основные требования к площадкам для размещения технологического комплекса 130
4.3. Выбор мест размещения технологических комплексов 131
4.4. Определение оптимального количества технологических комплексов 135
4.5. Транспортная схема доставки нефтесодержащих отходов на технологические комплексы 142
4.6. Обоснование мощностей технологических комплексов 147
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 153
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 155
- Воздействие нефтедобывающих предприятий на окружающую среду
- Этапы проведения анализа риска
- Разработка критериев выбора технологии рекультивации нефтезагрязненных территорий
Введение к работе
Эксплуатация нефтедобывающего оборудования часто сопровождается аварийными ситуациями. Потенциальными источниками загрязнения природной среды являются буровые площадки, буровые и промысловые амбары, нефтепромыслы, факелы, нефте-, водо- и газопроводы, нефтехранилища.
Наибольшее число зафиксированных разливов нефти происходит при порывах нефтепроводов. Наиболее опасными с точки зрения отрицательного воздействия на окружающую среду нефтепромысловыми объектами являются трубопроводы сбора скважинной продукции, аварии на которых сопряжены с выбросами значительного количества загрязняющих веществ.
Основное воздействие аварийных ситуаций на трубопроводах связано с загрязнением земель и образованием нефтезагрязненного грунта.
Количество образующего на каждом нефтепромысле нефтезагрязненного грунта напрямую зависит от числа аварийных ситуаций и тяжести их последствий. Комплексной величиной характеризующей соотношение вероятностей возникновения аварийных ситуаций и их последствий для окружающей среды является величина экологического риска возникновения аварийных ситуаций на нефтепроводах. Для промысловых нефтепроводов величину экологического риска можно выразить как вероятность возникновения порыва трубопровода на последствия данного порыва с точки зрения нанесенного ущерба компонентам окружающей среды.
Аварийные ситуации на нефтепроводах наносят ущерб атмосферному воздуху, подземным и поверхностным водным объектам, землям, растительному и животному миру. Основной ущерб при этом причиняется земельным ресурсам в результате загрязнения почвенного слоя нефтью и нефтепродуктами. Одной из основных проблем, связанных с ликвидацией последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, является проведение рекультивационных работ на нефтезагрязненных территориях и
восстановление плодородия нарушенного почвенного слоя. При этом на практике нефтедобывающие предприятия и организации, занимающиеся восстановлением нефтезагрязненных территорий, сталкиваются с отсутствием обоснованных критериев выбора технологии проведения рекультивационных работ. Поэтому в большинстве случаев нефтезагрязненный почвенный слой снимается и вывозится в места переработки. Ежегодно объемы образования нефтезагрязненных грунтов в Пермском крае достигают 30-40 тыс. м .
В настоящее время разработано множество технологий переработки нефтесодержащих отходов. В тоже время переработка отходов должна базироваться на ресурсном, экологическом и экономическом принципах. Это обуславливает необходимость разработки критериев выбора технологии переработки нефтесодержащих отходов с учетом вида и состава перерабатываемых отходов и требованиям к полученным продуктам переработки.
В настоящее время на территории Пермского края работают несколько подрядных организаций, занимающихся обезвреживанием нефтесодержащих отходов. Существующие на сегодняшний день пункты приёма и переработки нефтесодержащих отходов расположены в непосредственной близости от производственных объектов предприятий нефтедобычи, что является неприемлемым с точки зрения экологических и техногенных рисков.
Для снижения экологических рисков утилизации нефтесодержащих отходов необходимо создание комплексной системы их обезвреживания, включая выбор оптимальных технологий восстановления загрязненных почв и утилизации нефтесодержащих отходов, обоснование мощностей и оптимизацию мест размещения технологических комплексов по приему и комплексному обезвреживанию нефтесодержащих отходов.
Обозначенный круг проблем определил цель настоящей работы и задачи исследования.
Целью работы являлось повышение экологической эффективности этапа ликвидации последствий аварийных ситуаций на промысловых нефтепроводах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
Выявить и проанализировать основные причины и последствия для окружающей среды аварийных ситуаций на промысловых нефтепроводах, разработать сценарии развития аварийных ситуаций на промысловых нефтепроводах и определить вероятности возникновения событий;
Разработать методику оценки экологического риска аварийных ситуаций на промысловых трубопроводах;
Разработать критерии выбора технологической схемы рекультивации загрязненных нефтью земель и переработки нефтезагрязненных грунтов, обосновать набор технологического оборудования комплексов по переработке нефтесодержащих отходов;
Разработать функциональную модель воздействия технологических комплексов по переработке нефтесодержащих отходов на окружающую среду;
Разработать региональную транспортно-технологическую схему переработки нефтесодержащих отходов.
Объектом исследования являлась сеть промысловых нефтепроводов, находящихся в эксплуатации в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», Данная сеть трубопроводов включает в себя все типы промысловых трубопроводов. Общая протяженность трубопроводов составляет более 6 тыс. км.
Практическая часть работы выполнена на примере Пермского края, на территории которого эксплуатируется сеть нефтепроводов 000 «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» и расположены комплексы переработки нефтесодержащих отходов.
Научная новизна выполненных исследований состоит в том, что:
Разработана методика оценки экологического ущерба последствий аварийных ситуаций на промысловых трубопроводах;
Предложена методика оценки экологического риска при порывах промысловых трубопроводов;
Разработана функциональная модель комплекса по обезвреживанию нефтесодержащих отходов, позволяющая прогнозировать и минимизировать воздействие комплексов на окружающую среду;
Разработана математическая модель региональной транспортно-технологической схемы движения и переработки нефтесодержащих отходов.
Результаты научных исследований использованы в деятельности ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» при разработке «Концепции развития 000 «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ в области обращения с твердыми нефтесодержащими отходами» и «Регламента взаимодействия 000 «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» с правообладателями земельных участков, подрядными организациями и органами надзора при проведении работ по ликвидации инцидентов, аварий, чрезвычайных ситуаций и их последствий, восстановлению загрязненных нефтью и нефтепродуктами земель на территории деятельности 000 «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». Основные результаты работы используются в производственной деятельности 000 «Природа-Пермь» при разработке проектной документации технологических комплексов по переработке нефтесодержащих отходов.
Воздействие нефтедобывающих предприятий на окружающую среду
Промышленная безопасность современного нефтедобывающего предприятия во многом определяется эксплуатационной надежностью нефтепромысловых объектов, наиболее представительными из которых являются трубопроводы систем сбора скважинной продукции и поддержания пластового давления. Согласно Федеральному закону от 21 июля 1997 г. №116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1], данные объекты относятся к опасным производственным объектам и требуют повышенного внимания к обеспечению их надежности и безотказности.
Нефтедобывающая промышленность является потенциально опасной для окружающей среды. Все технологические процессы в нефтедобывающей отрасли (разведка, добыча, сбор, хранение, транспортировка) при определенных условиях причиняют вред компонентам окружающей среды (рис. 1.1.).
Потенциальное воздействие нефтедобывающих предприятий на окружающую среду обусловлено:
- токсичностью нефти и нефтесодержащих жидкостей;
- скоплением нефтесодержащих отходов на территориях месторождений и производственных площадках нефтеперекачивающих станций;
- потерями нефти и нефтепродуктов при транспортировке.
Негативное воздействие на окружающую среду связанно с эксплуатацией практически всех объектов комплекса добычи и транспортировки нефти. На современном этапе разработки нефтяных месторождений и транспортировки углеводородного сырья воздействие объектов нефтедобывающей промышленности не ослабевает, а иногда усиливается.
Росту аварийности производственных систем и уровня загрязнения компонентов окружающей среды способствуют [2-6]:
- ухудшение качественных характеристик добываемого сырья;
- низкая экологичность применяемых технологий и техники в геологоразведке, нефтедобыче и переработке нефти;
- низкая степень утилизации побочных продуктов добычи нефти и отходов;
- высокая изношенность основных фондов;
- отсутствие в сфере природопользования, в том числе и недропользования, эффективной с экологических позиций нормативно-правовой системы.
Влияние нефтедобывающих предприятий на компоненты окружающей среды разделяется на:
- прямое (сброс в водные объекты сточных вод, аварийные выпуски нефти, спуск в водоемы буровых растворов, выброс с атмосферу загрязняющих веществ, залповые выбросы);
- косвенное (негерметичность скважин, создание хранилищ промысловых сточных вод и котлованов для нефтешламов).
По длительности воздействия источники загрязнения делятся на:
- постоянно действующие (нефтеперекачивающие станции (НПС) и КС, амбары и котлованы, резервуарные парки и т.д.);
- периодически действующие (аварии, переливы из скважин и резервуаров, разливы нефти при ремонтных работах и др.), в том числе:
- кратковременные (в течение часов или нескольких дней);
- длительные (от нескольких дней до нескольких месяцев). Эксплуатация нефтедобывающего оборудования часто сопровождается аварийными ситуациями. Наибольшее число зафиксированных разливов нефти происходит при порывах нефтепроводов. Частота возникновения аварийных ситуаций, а также величина последствий аварийных разливов для окружающей среды зависит от вида трубопровода.
Нефтепроводом принято называть трубопровод, предназначенный для перекачки нефти и нефтепродуктов (карбюраторное топливо, дизтопливо, керосин, мазут, конденсат, широкую фракцию легких углеводородов, реактивное топливо).
Этапы проведения анализа риска
В настоящее время анализ и оценка экологического риска является одним из важных моментов обеспечения экологической безопасности. Экологическую опасность любого вида деятельности можно уменьшить, но нельзя устранить полностью. Это обуславливает необходимость проведения работ по оценке экологического риска производственной деятельности.
Проведение анализа риска, включающего идентификацию опасностей, оценку риска и выработку обоснованных рекомендаций по обеспечению безопасности, связано с необходимостью оценки возможности реализации опасностей и их последствий.
Оценку экологического риска при возникновении аварийных ситуаций на нефтепроводах, как количественную меру опасности, можно определить как процесс идентификации и количественного расчета вероятностей неблагоприятных изменений окружающей среды.
Анализ экологического риска технологических процессов заключается в выявлении потенциальных негативных последствий, возникающих в результате отказа технических систем. Анализ рисков имеет ряд общих положений, независимых от природы их происхождений.
Основные принципы оценки степени риска аварий изложены в нормативных документах [83-85] и литературе [86-102]. В тоже время оценка риска на промысловых трубопроводах должна учитывать особенности технологического процесса транспортировки нефти и нефтепродуктов по промысловым нефтепроводам, транспортировка нефти по которым характеризуется агрессивность перекачиваемой среды и неравномерностью потока.
В общем случае процесс анализа рисков на трубопроводах может быть представлен как ряд последовательных стадий (рис. 2.1.):
- идентификация возможных неблагоприятных событий;
- определение вероятности их возникновения;
- определение величины ущерба, нанесенного окружающей среде в результате аварийной ситуации на трубопроводе.
Анализ эксплуатации промысловых трубопроводов проводился на основании данных и работе оборудования нефтедобывающего предприятия Пермского края, а также на основании информации об отказах, произошедших в период с 2000 по 2005 гг.
В настоящее время нефтедобывающие предприятия Пермского края эксплуатируют тысячи километров трубопроводов различного назначения. Большая часть трубопроводов относится к нефтепроводам (свыше 60 %), из них:
- нефтепроводов - более 60 % от общей протяженности трубопроводов; Наибольшее количество отказов регистрируется на выкидных нефтепроводах (37 %), по которым перекачивается высокообводненная коррозионно-активная газоводонефтяная смесь. Трубопроводы такого типа строятся с применением стальных (черных) труб без внутреннего изоляционного покрытия. Кроме того, большое число отказов на выкидных трубопроводах обусловлено низким объемом их замены и отсутствием применения ингибиторной защиты.
Большая часть промысловых трубопроводов (свыше 65 % от общей протяженности) отработали нормативный срок службы, указанный в РД 39-132-94 «Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов».
В настоящее время по техническому состоянию требуют замены порядка 5 % промысловых трубопроводов, которые отбраковываются по результатам диагностики, а также на которых произошли отказы по причине коррозионного износа.
На фоне снижения объемов замены трубопроводов на предприятиях нефтедобычи наблюдается постоянный рост количества отказов и соответственно рост затрат на ликвидацию отказов и их последствий.
На рис.2.3. представлено распределение отказов по возрасту нефтепромысловых трубопроводов.
Разработка критериев выбора технологии рекультивации нефтезагрязненных территорий
В настоящее время разработаны различные методы рекультивации нарушенных и загрязненных земель. Основные разработки сводятся к применению физических, механических и биохимических методов удаления нефтяного загрязнения. Наиболее перспективным способом очистки почвы от нефтепродуктов различного характера и состава является рекультивация земель, в основе которой лежит способность грунтов к самоочищению.
Выбор метода рекультивации зависит от количества пролитой при аварийном порыве трубопровода нефти, степени загрязнения плодородного слоя почвы, опасности распространения нефтяного загрязнения с учетом местных природно-климатических условий и последующего использования территории.
Возможность проведения работ по рекультивации загрязненных земель с вывозом нефтезагрязненных грунтов и порядок снятия, хранения и дальнейшего применения плодородного слоя почвы должны быть согласованы с владельцем земельного участка в рамках согласования проекта восстановления загрязненных земель с получением соответствующего разрешения на проведение работ.
В случае проведения рекультивационных работ с вывозом нефтезагрязненных грунтов, производится сбор грунта и его вывоз специализированным транспортом на технологические комплексы по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов и нефтесодержащих грунтов.
После обезвреживания грунт возвращается на место, где произошел аварийный разлив.
Кроме того, в случае если территория, на которой произошел разлив нефти, используется для целей сельского или лесного хозяйства, взамен снятого нефтезагрязненного грунта может быть завезен верхний плодородный слой почвы с другого участка. Использование плодородного слоя почвы для целей, не связанных с сельским и лесным хозяйством, допускается только в исключительных случаях, при экономической нецелесообразности или отсутствии возможностей его использования для улучшения земель сельскохозяйственного назначения и лесного фонда.
При этом нормы снятия плодородного слоя почвы (незагрязненного) устанавливаются при проектировании в зависимости от уровня плодородия нарушаемых почв с учетом соответствующих гарантий со стороны потребителей (загрязнителей) на использование потенциально плодородных слоев.
Критериями выбора технологии проведения рекультивационных работ (in situ или ex situ) могут служить:
- степень нарушения/уничтожения плодородного слоя почвы;
- степень загрязнения грунта нефтепродуктами;
- глубина проникновения загрязнения;
- опасность распространения нефтяного загрязнения (тип и нефтеемкость почв и грунтов, уклон местности, близость поверхностных водоемов, уровень грунтовых вод и т.д.);
- природно-климатические условия местности и их влияние на скорость самовосстановления территории;
- сроки проведения работ по восстановлению территории.
Для создания алгоритма выбора технологии восстановления нефтезагрязненной территории (in situ или ex situ) данные критерии методом парного сравнения были проранжированы по степени важности (рис. З.1.).
