Экологическая безопасность при освоении залежей природных битумов

Для сохранения биологического разнообразия и обеспечения экологической безопасности необходимо более обоснованно вырабатывать стратегию «чистых» промышленных технологий, минимизирующие вредные воздействия на компоненты окружающей среды.

Разработка месторождений природных битумов в экологическом отношении является весьма сложным и ответственным видом деятельности человека. Последствия этой деятельности проявляются в виде загрязнения воздуха различными вредными примесями, водных источников и земель нефтью, битумом и сточными водами [1,3,4,8].

Основными источниками загрязнения окружающей среды (атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод) в нефтедобывающей промышленности являются наземные и подземные нефтепромысловые сооружения [8,9]. В соответствии с действующими законами, постановлениями и положениями в проектных документах по разработке месторождений природных битумов должны быть предусмотрены основные организационно-технические и технологические мероприятия, обеспечивающие безопасность населения, охрану недр, окружающей среды от возможных вредных воздействий, связанных с эксплуатацией конкретного месторождения.

На распространение очагов загрязнения влияет ряд факторов: физико-географические условия; геолого-гидродинамические особенности; характер размещения нефтепромысловых сооружений и их состояния; особенности применяемых технологий и методов разработки объектов и др.

Добыча природных битумов ведется, как правило, с применением термических методов (паротепловое воздействие, внутрипластовое горение).

Добыча природных битумов термическими методами сопряжена со значительными топливно-энергетическими затратами как в нефтяной, так и в смежных отраслях промышленности (при производстве материалов и химреагентов, изготовлении оборудования и металлоизделий, транспортных операций и т.д.). В таких условиях очевидны негативные экологические последствия выбросов газов внутрипластового горения, дымовых газов промысловых парогенераторов, отопительных котельных, печей нагрева нефтепродуктов и дожига попутных газов, ведущие к загрязнению атмосферы: тепловому, углекислотному, сероводородному, окислами серы, азота и др. Для каждого вредного выброса устанавливаются предельно допустимые концентрации: разовая и среднесуточная, приводимые в различных справочниках [2,3,5].

Возможны два основных направления совершенствования технологий и технических средств термических методов: первое направление - меры, цель которых - уменьшить уровень энергопотребления и загрязнения окружающей среды путем утилизации и сокращения материальных и тепловых производственных отходов; второе направление - переход к таким технологиям, которые были бы экологически чистыми и энерго- и ресурсосберегающими [5,8].

В состав газов внутрипластового горения входят как безвредные (азот, кислород, водород), так и загрязняющие атмосферу газы (диоксид углерода и углеводороды С 1 - С 3 ), а также токсичные компоненты (С 4 -С 5+в ), оксид углерода и соединения серы - сероводород, меркаптаны, сероокись углерода и др.

Газы внутрипластового горения представляют собой отходы производства при внутрипластовом горении, для уменьшения токсичности которых необходимы затраты природного газа. При этом образуются и другие отходы (продукты сгорания), в которых, ввиду высоких температур, в факеле могут образовываться окислы азота. Так как тепло продуктов сгорания не утилизируется, то происходит и тепловое загрязнение атмосферы [6].

При реализации процесса паротеплового воздействия парогенераторы, вырабатывающие теплоноситель, сбрасывают в атмосферу от 1,1 до 1,5 т дымовых газов в расчете на 1 т пара, отпускаемого на скважины. Температура дымовых газов от 204 до 366 °С. Возможны два направления повышения экологичности и экономичности парогенераторов. Первое связано с утилизацией продуктов сгорания топлива для целей интенсификации добычи нефтепродуктов. К данным мероприятиям можно отнести использование тепла дымовых газов для нагрева питательной воды парогенератора, подогрева дутьевого воздуха, обогрева бытовых и производственных помещений, подготовки высоковязких нефтей и природных биумов. Утилизация тепла и С02 дымовых газов может быть использована в агропромышленном комплексе. [5,6, 8].

Большими потенциальными возможностями обладают каталитические методы.

Комплексные и систематические исследования месторождений позволят использовать более результативную технологию позволяющую минимизировать отрицательное влияние на экологическую обстановку в регионе. [6,8].

Учитывая экологическую обстановку программы и технологические схемы должны быть направлены на обеспечение комплексной безопасности при добыче природных битумов [7,8]. Нельзя не учитывать , что ряд залежей тяжелых нефтей и природных битумов расположены в санитарных зонах населенных пунктов, охранных зонах используемых водных ресурсов.

Кроме того наблюдается загрязнение жизненно важных объектов: воздушной среды, почвенного покрова, подземных и поверхностных вод. Исследованиями установлено, что в густонаселенных районах идет бурная эксплуатация нефтяных месторождений.

Разработка природных битумов и так усугубляет существующую экологическую обстановку на данной территории.

Из-за вязкости и малоподвижности природных битумов при промышленной разработке залежей необходимо воздействовать на битумный пласт химическими, тепловыми, пр. методами, которые вносят дополнительный дисбаланс в экологическую обстановку [6,7]. При этом загрязняются компоненты окружающей среды. В случае нарушения одного из компонентов возникает угроза нарушения комфортных и безопасных условий для жизнедеятельности человека, на данной территории. Для добычи 1 т битума необходимо израсходовать 3 тыс. м3 чистого воздуха, используя метод площадного внутрипластового горения.

Для разработки этим методом 355,8 млн. т битума потребуется более 535 трлн. т3 чистого воздуха, которым мы и вся природа дышит. Возможно, природа эту потерю восполнила бы, но на место чистого воздуха будет выброшено такое, же количество вредных продуктов горения, которые будут воздействовать и на воздушный бассейн, растительный мир и на водоносные горизонты пресных и соленых вод, а отсюда можно ожидать и все вытекающие пагубные последствия. Здесь приведен лишь один из примеров отрицательного воздействия [1,3,8].

Залежи природных битумов имеют сходство со строением залежей нефти: они приурочены к определенным частям разреза и современным структурным формам. Но, в то же время выявлены особенности строения битумных залежей, существенно отличные от нефтяных: содержание в поровом пространстве в большинстве случаев со связанной водой 20 - 30 % свободной воды, способной к перемещению; наличие на разных уровнях внутри залежи преимущественно водонасыщенных линз и пропластков, а также промытых пластов; наличие трещин, связывающих битумоносные пласты с водоносными.

Различие геологического строения залежей высоковязких нефтей и природных битумов обуславливает разный подход к системам их разработки.

В общем балансе добываемого углеводородного сырья существенно увеличилась доля природных битумов и высоковязких нефтей. Предупреждение причинения вреда окружающей среде от нефтегазового комплекса весьма актуальна.