Разработка углеводородного сырья на Каспии

НИЯЗОВ Б.

   Современная техника ненасытно пожирает минеральные энергетические ресурсы, в первую очередь нефть. Горючего требуется все больше и больше. И вот уже возникает вполне реальная проблема: кладовые природы не бездонны. Надолго ли хватит? В особенности нефти, уникального природного продукта, очень сложного по структуре и происхождению.

   Американец М. Хэлбунси попытался оценить географическое положение перспективных нефтегазоносных бассейнов мира. Открытия последних лет - гигантские месторождения в Северном море, на севере Аляски и т. д. Около трети перспективных площадей приходится на окраины континентов (преимущественно шельфовые зоны морей).

   Пока еще месторождений на суше явно больше. Однако начали набирать мощь нефтегазопромыслы шельфовых областей - морские. Северное море в этом отношении последовало за Каспийским. Разрабатывают не только мелководные шельфы, но и более глубокие акватории, переходные зоны от континентальных окраин к океану.

   Наиболее энергичные работы по освоению богатств шельфа ведутся на Каспийском море, в недрах которого скрыты продолжения известных "сухопутных" нефтяных и газовых месторождений Азербайджана, Дагестана, Туркменистана и Северо-западного Казахстана, а также многие другие сугубо морские, не связанные с материком нефтяные залежи.

   Буровой флот Каспийского моря - плавучие буровые установки:

       Этим установкам доступна вся мелководная акватория Северного Каспия, а также более половины площадей средней и южной частей моря. Это было 25 лет назад качественно новый шаг в развитии нефтегазодобычи - выход на глубины моря до 200 м. Это тоже пройденный этап.

   С 1984 года американцы проводят испытания нового типа платформы на нефтеразработках в Хьюстоне, в 150 км к Северо-Востоку от Шетлаладских островов. Одна из особенностей платформы в том, что ее верхняя плавающая часть погружена в воду на 10 м глубже, чем обычно. Это придает ей хорошую сопротивляемость ветру и волнам. Добыча нефти и газа, вероятно, будет возможна как на малых глубинах, так и на глубине до 2000 м.

   Практически это значит, что весь водоем Каспийского моря будет доступен для бурения новых скважин. Поэтому вопрос охраны природы при освоении морских нефтегазовых месторождений будет все более актуальным.

   Освоение, эксплуатация и техническое обслуживание морских нефтегазовых месторождений предусматривают обязательное соблюдение природоохранных требований, но исключать попадание различных загрязнителей в водную и воздушную среду пока не удается. Основные потенциальные загрязнители водной и воздушной среды при бурении и опробовании скважин, добыче, транспортировке, подготовке и хранении нефти и газа - это буровой шлам, буровые и нефтепромысловые воды, нефть и нефтепродукты, ПАВ, ГСМ и др. Попадая в окружающую среду, загрязнители приводят к обесцениванию ресурсов побережья, наносят ущерб хозяйственной и культурной деятельности человека. Это предопределило поиск и разработку эффективных способов и средств обезвреживания, нейтрализации, ликвидации и предотвращения загрязнения водного и воздушного бассейнов.

   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 транспортировки 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 (ПАВ), метанол, ГСМ, кислоты, парафины, химические растворители и др.

   Причинами загрязнения могут быть также конструктивные недостатки морских нефтепромысловых ГТС, 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 технологичных отходов бурения и нефтегазодобычи; аварии и т.д.

   Нефть - вязкая маслянистая жидкость темно-коричневого цвета со специфическим запахом. По составу сильно различаются: в основном парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды.

   Нефтепродукты представляют собой сложную смесь углеводородов предельного, непредельного ряда. Как загрязнители нефть и нефтепродукты представляют собой опасность для окружающей среды и ее обитателей.

   Покрывая тончайшей пленкой огромные участки водной поверхности, нефть нарушает кислородный, углекислотный и др. виды газового обмена в поверхностных слоях воды и пагубно воздействует на планктон, фауну и флору. Опасность отравления нефтью возрастает с увеличением ее концентрации. Токсичность в водной среде проявляется при конденсации более 1 мг/м.

   Со временем концентрация нефти в воде под действием испарения наиболее летучих компонентов, растворения, окисления, эмульгирования и биодеградации уменьшается. Окисленная нефть оседает на дно водоемов. Накопление нефти происходит и в цепи питания простейших и высокоорганизованных животных.

   При прогнозировании качество воды моря в районе добычи нефти важно знать параметры трансформации ее пятен. Ориентировочно скорость перемещения пленки нефти равна 3,5% скорости ветра, а растворимость нефти в воде без предварительного взбалтывания составляет 1,5мг/л.

   Известно, что нефтепродукты попадая на поверхность моря, в результате эмульгирования могут проникать в глубинные слои воды. Конвер обнаружил, что через 3 недели после аварии танкера частицы нефти размером до 1 мм обнаруживались, по крайней мере, до глубины 80 м. Обнаружение нефтепродуктов на дне водоемов объясняют обычно осаждением их вместе с частицами взвеси. С другой стороны на поверхности морей обнаружены конгломераты нефтепродуктов размером 1-5 мм, свободно плавающие. В связи с этим интересно выяснить поведение нефтепродуктов в начальное время после введения их в морскую воду и участие в этом процессе организмов - фильтраторов.

   Для приготовления эмульсии использовали флотский мазут и морскую воду все это взбалтывали в течение 15 мин., затем туда "добавляют" организмы - фильтраторы - мидии Mytilus edulis, несколько экземпляров на аквариум. Для контроля использовали аквариум с морской водой и нефтепродуктами без мидий. Затем периодически отбирают пробы воды для анализа на содержание мазута. Результаты: происходит резкое уменьшение количества нефтепродукта в слое воды в течение одних суток. Это, вероятно, объясняется всплыванием капель нефтепродукта, удельный вес которых меньше удельного веса воды. Наиболее резкое уменьшение происходит в опытном аквариуме с мидиями, удаляющими нефтепродукты с псевдофекалиями.

   Тампонажный цемент (заполнение трещин, пустот), попадая в морскую среду, существенно изменяет гидрохимические показатели:

   Количество распространенного в воде кислорода уменьшается от 8,71 до 4,87 мг/л. Наиболее чувствительны к воздействию тампонажного цемента молодь лосося, которая при концентрации цемента 30 г/л гибнет в течение несколько часов, а также донные беспозвоночные, для которых губительна концентрация 3,6 г/л. У взрослых рыб уменьшается численность потомства, понижается двигательная активность.

   Буровой шлам. При бурении скважин в море основным загрязнителем является буровой шлам. Загрязнение шламом обусловлено присутствием в нем реагента, карбоксиметилцеллюлозы, конденсированной сульфит-спиртовой барды, нитроменгина и т.д. Буровой шлам и отдельные химические реагенты оказывают вредное воздействие на морские организмы на всех этапах их развития. Уменьшается оплодотворяемость, выживаемость, интенсивность питания и роста массы, изменяются показатели поведения. Безвредная концентрация бурового шлама для рыбохозяйственных объектов не должна превышать 0,5 г/л.

   Пластовый песок добывают при эксплуатации скважин попутно с нефтью. Пластовый песок характеризуется высоким содержанием оксидов кремния, а токсичность обусловлена значительным содержанием нефти (до 10%). Концентрация свыше 5,0 г/л оказывает токсичное воздействие на важнейшие функциональные системы рыб (осетр, лосось, сазан, гаммариус). При концентрации 78,0 г/л и более в течение нескольких часов все особи погибают.

   Пластовые воды. Химический состав пластовых вод зависит от геологического возраста и стратиграфического положения нефтяного горизонта.

   Хозбытовые сточные воды загрязняют отходами, фекалиями. В условиях Каспийского моря спуск хозбытовых сточных вод регламентирован "Правилами охраны водоемов от загрязнения сточными водами", в которых определено, что для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях, биохимическая потребность не должна превышать 2 мг/л при температуре воды 20 С.

   При добыче нефти в результате открытых фонтанов и разрывов подводных нефтепродуктов возможны локальные разливы нефти. Очистка поверхности водоема от нефти и нефтепродуктов осложняется рядом факторов: высокой вязкостью нефти, что затрудняет ее отделение от воды; значительными площадями очистки; подвижностью нефтяных пятен под действием ветра и течений; гидрометеорологическими условиями и др.

   Для очистки водной поверхности и ликвидации разливов нефти созданы устройства, основанные на различных принципах действия. Разливающуюся нефть удаляют с помощью методов и технических средств, обеспечивающих локализацию нефтяного загрязнения, сбор нефти с помощью механических средств, поглощение ее сорбентами, рассеивание нефтяных пленок химическими или биологическими препаратами, сжигание нефти и др.