Риски при эксплуатации газоконденсатного месторождения (стр. 4 )

8.5. Риски на объектах хранения УВ

Строительство и эксплуатация подземных хранилищ газа (ПХГ) и полигонов по глубинному закачиванию промстоков происходит в естественных пустотах или выработанных месторождениях нефти и газа. В связи с этим возможно синергетическое воздействие флюидов, способное привести к разрушению ПХГ за счет геодинамических процессов. Также для ПХГ существует опасность подсасывания фронта закачиваемых стоков скважинами при пересечении контуров депрессионной воронки добывающей газ скважины из эксплуатируемого поглощающего горизонта с репрессионной воронкой подземного хранилища стоков. Кроме этого, происходит определенное количество эмиссий хранимых газов через слабопроницаемые линзы в покрышках. Не исключается также возникновение тоннельных эффектов при чрезмерных закачанных объемах в окружающих непроницаемых толщах.

Для работы поглощающих скважин необходимо создание определенной репрессии на пласт, зависящей от гидродинамических параметров и приемистости скважины. За время эксплуатации она будет расти как за счет увеличения зоны влияния, так и из-за кольматации пласта [30].

Простейшие расчеты распространения закачиваемых загрязненных вод могут быть проведены на основе оценок радиуса закачки [30]:

Rb = 1,5, (8.1)

где Rb – радиус влияния, м; c – пьезопроводимость пласта, м2/сут.;
t – продолжительность закачки, сут.

При среднем значении пьезопроводимости 5-105 м2/сут. и сроке эксплуатации полигона 25 лет (~104 сут.) площадь влияния, на которой могут произойти увеличения пластового давления, достигнет 35 тыс. км2.

Таблица 8.8

Системный анализ геоэкологических рисков

при подземном глубоком захоронении отходов

Основные процессы, сопровождающие ПЗС	Последствия процессов	Параметры, определяющие протекание процессов	Математические модели и методы исследования	Масштабы проявления
Изменения гидродинамического поля в пласте-коллекторе	Формирование вокруг погло-щающей скважины купола репрессии	Коэффициенты проницаемости, гидропроводности и пьезопроводности, режимы и объемы закачки, граничные условия пласта	Уравнения фильтрации, его аналитические и конечноразностные решения	Изменение напоров пластовых вод в пластах-коллек-торах в период закачки. После прекращения закачки обстановка восстанавливается
Заполнение пластов-кол-лекторов промышленными стоками	Вытеснение пластовых вод промстоками из порового пространства, частичное смешивание с ними	Поле напоров, удельная емкость (эффективная толщина и пористость)	Уравнения фильтрации и массопереноса, их аналитические и конечноразностные решения	Распространение промстоков в пласте-коллекторе с учетом частичного смешивания (до 30%) и фильтрационной неоднородности произойдет на площади в соответствии с расчетами
Изменения геостатического поля	Изменения горного давления и распределения напряжений в горной среде	Гидродинамическое поле, горное давление, физико-механические свойства пород	Системы уравнений напряженного состояния	Практически не сказывается на распределении напряжений

Окончание табл. 8.8

Основные процессы, сопровождающие ПЗС	Последствия процессов	Параметры, определяющие протекание процессов	Математические модели и методы исследования	Масштабы проявления
Изменения геотермического поля	Формирование вокруг поглощающих скважин областей охлаждения пласта коллектора	Режим закачки, температура стоков, теплоемкость и теплопроводность пород	Уравнения теплопроводности, построения геотерм	Формирование об-ластей охлаждения пласта против ин-тервалов поглощения на площади 200-300 м2. Восстанавливается после прекращения закачки, используется как контрольный метод

Резкое изменение гидродинамических условий приводит к усилению перетекания подземных вод в соседние коллекторы через слабопроницаемые пропластки и уменьшению поступления из других. Следствием этого может стать изменение или даже исчезновение родников и изменение водопритоков к эксплуатационным скважинам.

Закачка промышленных стоков с температурой ниже пластовой вызывает некоторое охлаждение недр. Протекающие при этом физико-химические процессы обусловливают изменения в подземных водах и водовмещающих породах и покрышках. Так, если минерализация стоков ниже минерализации пластовых вод, возможно уменьшение проницаемости за счет набухания глинистых песчаников.

Захоронение промышленных стоков может служить причиной биологического загрязнения вод. Содержащиеся в сточных водах примеси служат благоприятной средой для размножения микроорганизмов.

В ряде районов, где предполагается организация ПХГ и полигонов закачки стоков, могут формироваться геоэкологические риски, связанные с опасностью очагов «вызванных» землетрясений. Причина этого в том, что одним из основных факторов их формирования служат изменения давления воды, заключенной в порово-трещинном пространстве пород. Расчеты диффузии через покрышки толщиной более 50 м практического интереса не представляют. Вероятность соответствующих геоэкологических рисков характеризуется величинами менее 10-5–10-6.

В качестве еще одного типичного примера приведем случай, связанный с определением возможных финансовых потерь, обусловленный вероятными авариями на двух резервуарах с дизельным топливом, расположенных рядом в пределах одного обвалования, и ДНС на одном из месторождений в Республике Коми [Дмитрук]. Привозное дизельное топливо используется для выработки электричества на дизель-генераторах для нужд ДНС и для транспортных нужд.

Аварийное разрушение резервуара с дизельным топливом возможно как при ошибках персонала и отклонениях от технологического режима, так и вследствие коррозии. При аварии происходит растекание горючей жидкости по прилегающей территории. Обвалование резервуаров разрушено в сторону уклона к радиорелейной станции (РЛС) и далее к остальным объектам ДНС. В результате воспламенения растекающегося дизельного топлива, которое возможно от любой искры (например, при подаче нефтепродукта из незаземленного шланга, при работе электрооборудования на РЛС или факела на ДНС), возможно выделение значительного количества энергии в виде теплового излучения. Термическая нагрузка может привести к возгоранию и взрыву соседнего резервуара, расположенного на расстоянии 7 м от первого, поскольку оборудования для его орошения нет.

Общий ущерб от рассматриваемой аварии складывается из таких составляющих, как потеря дизтоплива и затраты на восстановление оборудования. Кроме того, возможно поражение персонала РЛС и ДНС, загрязнение ОС.

Известно, что 1 л дизельного топлива при разливе покрывает примерно 0,02 м2 ровной поверхности. Таким образом, при рассматриваемой аварии (емкость одного резервуара – 700 м3) площадь разлива может составить 14 тыс. м2 (например, в виде полосы 140х100 м). Отмечается, что в случае пересеченной местности (промышленная застройка, окружающий территорию лес) размеры зоны разлива будут меньше. Несмотря на это, в любом случае пожар разлития может достичь собственно ДНС. При достижении соседнего резервуара горящей жидкостью интенсивность его облучения может составить 104 кВт/м2. При этом разрушение резервуара происходит менее чем за 5 мин. Воспламенение древесины (лес) за время порядка 1 мин. возможно на расстоянии 50 м и менее от границы разлива горящего дизельного топлива. В соот-ветствии с методикой [3] и с учетом сильного ветра (средняя скорость – 5 м/с, зимой – до 15 м/с), площадь сгоревшего леса вокруг ДНС при продолжительности пожара около одних суток (время, достаточное для прилета пожарных вертолетов в район ДНС и тушения пожара) может превысить 385 га.

Для оценки характеристик поражения персонала (и учета в параметрах страхования от несчастных случаев) признается обстоятельство, что при действии теплового излучения на человека возможно получение ожогов 2-й степени (продолжительность воздействия 10 с) на расстоянии 40 м от границы разлива.

Оценка ущерба для станции РЛС и ДНС при тепловом воздействии рассматривает два сценария развития аварийной ситуации. Первый предполагает нахождение РЛС и ДНС в зоне горения (на участке, покрытом горящим дизельным топливом). Второй сценарий реализуется в случае попадания названных объектов в зону воздействия только теплового излучения.

Ущерб для страхователя при огневом разрушении станции РЛС, оказавшейся в зоне пожара, равен ее восстановительной стоимости. Ущерб для ДНС, расположенной примерно в 100 м от резервуаров с дизельным топливом, определяется вероятным ее попаданием в зону воздействия теплового излучения. Нагревание сосудов с нефтепродуктами на ДНС до температуры, приводящей к их разрушению, происходит за время действия теплового излучения от 5 до 30 мин при расстоянии от границы разлива горящего дизельного топлива до ДНС от 36 до 56 м соответственно. Поэтому если даже фронт пожара разлития будет остановлен, например, в 50 м от трубопроводов и сосудов ДНС с газами и нефтью, то возгорание на ДНС становится возможным при продолжительности пожара в течение получаса.

Ущерб от выброса ЗВ в атмосферу при пожаре разлития определяется как сумма по всем ЗВ:

СПАВ = Σ5·Ки·КЭАВ·НaЭАВ·Мa·10-3, (8.2)

где Мa – масса выбрасываемых ЗВ (кг), рассчитываемая по следующей формуле:

Мa= Кa·Кнп·М, (8.3)

где Кa – коэффициент эмиссии вещества a; Кнп – коэффициент полноты сгорания нефтепродуктов; М – масса горящих нефтепродуктов (кг), равная в рассматриваемом случае 1 120 000 кг; КЭАВ – коэффициент экологического состояния атмосферного воздуха (принимается для условий примера 1,4).