Тема 3 Воздействие на водную среду (стр. 1 )

Тема 3 Воздействие на водную среду.

Строительство и эксплуатация объектов добычи и транспорта нефти и газа неизбежно оказывает техногенное воздействие на водную среду. В зависимости от причин и видов загрязнения и с учетом специфики технологий нефтедобычи, различают загрязнение водных объектов по воздействию:

- «сверху» - фильтрация и разлив нефти и сточных вод из амбаров и прудов, из обваловок скважин, при авариях трубопроводов;

- «снизу» - проникновение нефти и сточных вод в подземные пресноводные горизонты через порывы кондуктора, эксплуатационной колонны, за счет перетоков из-за некачественного цементного камня за колонной.

Воздействие на водные объекты проявляется в:

- изъятии (или отведении) воды для производственных и хозяйственно-питьевых целей;

- механическом повреждении берегов и русел водоемов;

- повышении мутности воды при прокладке подводных трубопроводов и сооружении мостовых переходов;

- химическом загрязнении вредными веществами при сбросе неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в водоемы и поземные горизонты.

В наибольшей степени химическому загрязнению подвержены воды поверхностных водотоков и водоемов и подземные воды, расположенные близко от поверхности земли. Таковыми являются верховодка и подземные воды первых от поверхности горизонтов, составляющих зону активного водообмена.

Водопотребление и водоотведение

Водопотребление. В зависимости от гидрологической характеристики района, в котором ведутся работы по строительству и эксплуатации объектов нефтегазового комплекса, источниками водоснабжения могут быть как поверхностные водоемы и водотоки (пресноводные озера, реки), так и подземные воды.

При строительстве скважин пресная вода используется практически во всей технологической цепочке. Основной объем воды расходуется непосредственно при бурении скважин. Наиболее водоемкие операции - приготовление необходимого объема бурового раствора, бурение с промывкой водой, борьба с поглощениями и авариями, работа основного бурового оборудования. Расход воды при бурении скважин составляет 70-80% от всего количества, потребляемого на ее строительство. Удельный расход воды на отдельные операции бурения составляет в среднем:

- приготовление бурового раствора - 60.3%;

- крепление обсадных колонн - 0.5%;

- работа оборудования - 11.0 %;

- борьба с осложнениями и авариями - 18.0%;

- освоение скважин - 3.5%.

Основной объем воды, расходуемый на приготовление бурового раствора, неоправданно завышается из-за отсутствия должного контроля за качеством бурового раствора. Расход воды на борьбу с осложнениями (поглощениями и водопроявлениями) пропорционален затратам времени. При борьбе с поглощениями в течение 300-500 час удельный расход воды составляет 200-500 м3 на 100 м проходки, а при затратах времени 1000-2000 час он увеличивается в 10 раз (3000-5000 м3 на 1000 м проходки). Количество воды, потребляемой при работе основного оборудования, изменяется в значительных пределах в зависимости от глубины бурения, климатических факторов и др. При работе оборудования наибольшие потери воды отмечаются при работе буровых насосов и лебедки.

Для крепления обсадных колонн, испытаний, геофизических исследований и освоения скважин требуются сравнительно небольшие объемы воды. В период монтажа и демонтажа вода необходима для хозяйственно-бытовых нужд.

В нефтедобывающей отрасли высок уровень безвозвратного водопотребления, являющийся одной из причин нарушения водного и руслового режима водных источников, прилегающих к нефтепромыслам. Ни на ранней стадии, ни в более поздние периоды эксплуатации месторождений, добываемые пластовые воды не могут компенсировать того объема воды, который требуется для закачки в залежь с целью поддержания пластового давления. Даже в поздние периоды эксплуатации, когда пластовой воды становится много, она может компенсировать лишь добычу самой воды. Поэтому в качестве источника водоснабжения используются поверхностные и подземные артезианские воды.

В процессе промысловой подготовки нефти вода поверхностных и подземных источников используется в технологических операциях обезвоживания, обессоливания и стабилизации добываемого продукта. Возврат изъятой воды в первоначальном качестве затруднен. Это связано с высокой вязкостью нефтей, сернистостью, парафинистостью, наличием битумов, тяжелых металлов и необходимостью нагрева нефти при транспортировке.

В среднем на одну тонну добываемой нефти приходится 4м3 свежей и 4.4м3 оборотной воды. Безвозвратные потери свежей воды достигают 9 % от водозабора.

Кроме расхода на основные технологические процессы вода потребляется вспомогательными и подсобными производствами, а также используется на хозяйственно - питьевые нужды.

Водопотребление в процессе трубопроводного транспорта углеводородного сырья, в основном, связано с нуждами хозяйственно-питьевого водоснабжения домов линейных обходчиков.

Водоотведение. По окончании строительства скважины конечный объем производственных сточных вод после очистки (выделения из них твердого осадка) утилизируется путем вывоза сточных вод:

- на соседние строящиеся объекты;

- на установки подготовки сточных вод (УПСВ) для использования в системе ППД.

При невозможности использования этих мероприятий в силу отдаленности стоящегося объекта от объектов утилизации, буровые сточные воды при соответствии показателям, предъявляемым СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», могут быть отведены на рельеф.

Хозяйственно-бытовые сточные воды от бани и мытья полов отводятся в отдельный земляной амбар. Так как эти воды условно-чистые (вода после мытья полов и омыленная вода банных стоков, содержащая стеарат натрия или калия), они без дополнительной очистки периодически откачиваются в емкости очистных центральной системы и используются для приготовления бурового раствора.

Фекальные стоки и пищевые отходы накапливаются в герметичной выгребной яме, которая после санобработки засыпается грунтом.

При добыче нефти и газа на нефтепромыслах попутные пластовые и сточные воды используются в системе ППД для закачки в продуктивный пласт, что исключает их сброс в поверхностные водоемы, хозяйственно-бытовые подлежат очистке на локальных биологических очистных сооружениях.

Методы очистки буровых сточных вод.

Очистка буровых сточных вод осуществляется различными способами, на практике чаще используются механический и физико-механический методы: Механические методы применяются на начальном этапе очистки бурового раствора от выбуренной породы, и включает следующие этапы:

1. Очистку от крупного шлама на виброситах.

2. Очистку от крупнодисперсной фазы на пескоотделителях.

3. Отделение мелкодисперсной фазы происходит на илоотделителях.

4. Очистку на центрифуге.

В качестве песко - и илоотделителей служат гидроциклоны, действие которых основано на выделении твердых частиц из вращающегося потока воды под действием центробежной силы. Использование центрифуги при очистке буровых растворов позволяет провести полное разделение раствора на жидкую фазу и шлам (с размером частиц 2-5 мкм). Обезвоженный после вибросит и центрифуги шлам транспортером (шнековым, скребковым) доставляется в гидроизолированный накопитель. Выгрузка шлама может производиться непосредственно в транспортные средства для его дальнейшего транспортирования (при безамбарном бурении). Высвобожденная техническая вода поступает для дальнейшей очистки физико-химическими методами.

К физико-химическим методам очистки относятся процессы коагуляции, флокуляции и электрохимической очистки.

Коагуляция - это процесс укрупнения дисперсных частиц за счет их взаимодействия и объединения в агрегаты. Вещества, способные вызвать коагуляцию частиц при водоподготовке, называются коагулянтами или гидролизующимися коагулянтами. Последние не только вызывают коагуляцию частиц загрязнений, но и образуют, гидролизуясь, малорастворимые продукты, способные объединяться в крупные хлопья. Коллоидные (размером 0.001-0.1 мкм) и мелкодисперсные (размером 0.1-10 мкм) частицы при механической обработке практически не удаляются, поэтому для очистки сточных вод используются различные коагулянты (сульфат алюминия, Green Drill CP), которые увеличивают их скорость осаждения.

Флокуляцией называют процесс агрегации дисперсных частиц под действием высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. Флокулянты (Green Drill FP) используют для расширения оптимальных диапазонов коагуляции (по рН и по температуре), а также для повышения плотности и прочности образующихся хлопьев и снижения расхода коагулянтов.

Процесс электрохимической очистки связан с удалением загрязнений средней и мелкой дисперсности (включая коллоидные системы) пузырьками всплывающего через слой жидкости газа. Очищение сточных вод этим методом возможно на очистной установке «ЭХО».

Модуль «ЭХО» производительностью 5 м3/час включает: электрокоагулятор, четыре электрофлотатора, два активных фильтра тонкой очистки. В техническую схему для осаждения взвешенных веществ дополнительно введен тонкослойный отстойник, смонтированный в штатной емкости.

Обработка буровых сточных вод (БСВ) на установке включает в себя следующие стадии. Очищаемый раствор сначала проходит модуль электрокоагулятора, где на аноде происходит процесс растворения железа, а на катоде - процесс выделения водорода. Ионы железа, образуя хлопья при реагировании с нерастворимыми примесями и выделяющимся газом, поднимаются в верхнюю часть модуля, где накапливается слой пены, которая из всех блоков установки удаляется системой пеносдува. После электрокоагулятора буровые сточные воды попадают в первую секцию электрофлотации, а затем в секцию напорной флотации и - на финишную секцию электрофлотации.

Буровой раствор, прошедший механическую очистку, осветление и нейтрализацию растворенных химических соединений до предельно допустимых концентраций, повторно используется для технологических производственных нужд. Многократное использование технической воды в технологическом обороте предотвращает загрязнение окружающей среды и сокращает объем водопотребления при бурении скважин.

Химическое загрязнение водной среды, связанное с бурением,
добычей и транспортом нефти

Химическое загрязнение поверхностных водоемов происходит при сбросах неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод в поверхностные водотоки и на рельеф, переполнении шламовых амбаров, при аварийных разливах нефти и пластовой воды. Загрязнение грунтовых вод обусловлено инфильтрацией стоков, атмосферных осадков, поверхностного стока с производственных площадок.