Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The geological structure of the territory, tectonic elements associated with the oil and gas structure are described. The deposit is attributed to the area of contact of the Voronezh anteclise and the Caspian syneclise, separated by the southern part of the Pachelma-Saratov avlakogen. The specifics of the location, the mode of operation of the deposit, the method of extraction, preparation of products have been studied. The gas condensate field of the Tula horizon with an oil rim with water in its lower part is subject to development. The operation mode of the deposit is complex, due to the influence of the expansion energy of the gas cap and the elastic-water-pressure regime. The background method of operation prevails. The natural-technical system, formed due to the peculiarities of production and economic activity and natural conditions, affecting all components of the natural environment, disturbing the balance of the ecosystem of the work area, is considered. The main sources of increased danger are identified: industrial sites of producing wells, in places of technological binding of wellheads, the site of the gas metering station, in places of flange connections, dispersion candles, gas separators. In order to prevent formation fluid contamination of the upper part of the soil column, a protective soil embankment is provided. Particular attention is paid to the review of regulatory and legal documentation, requirements for the organization of control over compliance with their execution, the procedure and deadlines for reporting. Measures to protect the environment from sources of increased danger are described. Attention is focused on the relevance of radiation and environmental research, while control is based on uniform coverage of all industrial facilities.
hydrocarbon deposits, environmental safety, industrial environmental control, monitoring, environmental components, radiation-ecological research
Введение
Топливная промышленность является одним из главных факторов развития экономики России. Топливно-энергетический комплекс – это сложная система, включающая в себя совокупность производств, процессов, материальных устройств по добыче топливно-энергетических ресурсов, их преобразованию, транспортировке, распределению и потреблению как первичных, так и преобразованных видов энергоносителей. Волгоградская область относится к числу ключевых нефтегазоносных регионов Нижнего Поволжья, но вместе с тем и одним из самых старых нефтегазодобывающих районов России с высоким уровнем освоения ресурсов [1].
Спецификой производственной деятельности нефтегазодобывающих предприятий является непреднамеренное воздействие на окружающую природную среду, что предопределяет необходимость постоянного контроля (мониторинга) за состоянием компонентов окружающей природной среды (КОПС) с целью их сохранения. Мониторинг – это система долгосрочных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния и изменения объектов. Программы производственного экологического контроля (ПЭК) (мониторинга) разработаны в соответствии с требованиями природоохранного законодательства с последующим осуществлением такого контроля. Концепция мониторинга предусматривает специальную систему наблюдений, контроля, оценки, краткосрочного прогноза и определения долгосрочных тенденций в состоянии биосферы под влиянием техногенных процессов, связанных с разведкой и разработкой нефтяных месторождений.
Геолого-тектоническое строение территории Волгоградской области
Наличие углеводородного сырья в Волгоградской области обусловлено особенностями ее геотектонического строения [1]. В региональном тектоническом плане область находится в зоне сочленения двух крупных тектонических элементов Русской платформы – Воронежской антеклизы и Прикаспийской синеклизы, которая рассматривается как погруженная часть Русской платформы. Эти элементы разделены между собой южным окончанием Пачелмско-Саратовского авлакогена [1–3].
В геологическом отношении территория Волгоградской области характеризуется преобладанием осадочного комплекса пород значительной толщины, от сотен метров на северо-западе области (Воронежская антеклиза) до 10 тыс. м и более на юго-востоке в Прикаспийской синеклизе. В структуре осадочной толщи выделяют два основных этажа.
Осадочный чехол верхнего структурного этажа представлен комплексом отложений мезокайнозоя, перми, карбона и частично верхнего девона, нижний структурный этаж отражает особенности строения пород в интервале верхний девон – поверхность докембрийского кристаллического фундамента.
В целом геотектоническое строение Волгоградской области обусловило сложность геологических условий территории и наличие в ее недрах разнообразных полезных ископаемых, в т. ч. углеводородного сырья – нефти, газа, конденсата [1, 4, 5].
Особенности исследуемого месторождения углеводородов
Рассмотрим нефтегазоконденсатное месторождение Волгоградской области, эксплуатационным объектом которого является газоконденсатная залежь тульского горизонта с нефтяной оторочкой, неполнопластовая, подстилаемая водой. Разработка залежи осуществляется при одновременной выработке нефтяной оторочки и газовой шапки. Режим разработки – смешанный – за счет энергии расширения газовой шапки и активного упруговодонапорного. Добыча продукции скважин осуществляется фонтанным способом. Скважины работают в постоянном режиме.
Непосредственно на месторождении подготовка пластовой продукции не производится. Продукция скважин по выкидным трубопроводам поступает на пункт учёта газа, включающий: узел дросселирования; газосепаратор; блок измерительных линий с приборами учета; блок подачи реагентов. После замера выделившийся на пункте учета газ по трубопроводу направляется через автоматизированную групповую замерную установку (АГЗУ) на сборный пункт (СП), где после сепарации также по трубопроводам транспортируется на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) для подготовки и последующей передачи потребителю.
Отличительной особенностью исследуемого месторождения является обледенение наружной поверхности выкидных линий эксплуатационных скважин (рис. 1).
Рис. 1. Скважина нефтегазоконденсатного месторождения:
а – общий вид промышленной площадки; б – фрагмент трубопровода, покрытый льдом
Fig. 1. Oil and gas condensate field well:
a – general view of the industrial site; б – pipeline fragment covered with ice
Предполагается, что образование льда связано с неоднородностью потока пластового флюида в трубах. В результате эффекта дросселирования на отдельных его участках возможны зоны со значительным понижением температуры, в т. ч. на поверхности трубопровода. Это приводит к конденсации воды из атмосферного воздуха и ее последующему замерзанию. Исследование влияния льдообразования на техническое состояние трубопровода эксплуатационных скважин ранее не проводилось. Однако, учитывая опыт безаварийной эксплуатации производственных объектов исследуемого месторождения, явное негативное влияние отсутствует.
Функционирование природно-технической системы при добыче углеводородного сырья на исследуемом месторождении
Месторождения углеводородного сырья совместно с производственно-хозяйственной деятельностью, связанной с их разработкой и последующей эксплуатацией, представляют собой сложную природно-техническую систему [6, 7], которая формируется за счет взаимодействия естественных (природных) и техногенных элементов, являющихся источниками антропогенного воздействия на КОПС.
Нефтегазодобыча представляет собой источник повышенной аварийности, т. к. основные производственные процессы происходят под высоким давлением, а промысловое оборудование и трубопроводные системы работают в агрессивных средах.
Возможное негативное воздействие на атмосферный воздух при разработке месторождения может быть связано с поступлением загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу (в случае несоответствия технического состояния) от следующих промысловых объектов:
– промышленных площадок добывающих скважин. К источникам выделения ЗВ относятся: технологическая обвязка устьев скважин, сборники дождевых стоков;
– промышленной площадки пункта учета газа. К источникам выделения ЗВ относятся: фланцевые соединения, свеча рассеивания, газосепаратор, дренажные емкости, сборник дождевых стоков.
Система сбора и транспортировки пластовой продукции исследуемого месторождения герметизирована на всем ее протяжении, в связи с чем выбросы загрязняющих веществ в атмосферу минимальны.
В соответствии с разработанным Проектом нормативов предельно допустимых выбросов (Проект ПДВ) для исследуемого месторождения, ежегодно от перечисленных источников в атмосферный воздух поступает 0,194616 т загрязняющих веществ, в т. ч. углеводороды предельные С1–С5 – 0,052001 т, углеводороды предельные С6–С10 – 0,024902 т, бензол – 0,0003 т, ксилол – 0,00008 т, толуол – 0,00016 т.
Вокруг производственных объектов исследуемого месторождения, связанных с добычей нефтегазового сырья, установлены санитарно-защитные зоны (СЗЗ) с оценкой риска для здоровья населения.
Производственные объекты исследуемого месторождения находятся за пределами водоохранных зон ближайших поверхностных водных объектов. При эксплуатации месторождения исключен забор воды для производственных целей из поверхностных источников, также сброс в них загрязненных сточных вод и как следствие прямое негативное воздействие на них.
В случае возникновения аварийных ситуаций возможно загрязнение пластовым флюидом верхней части грунтовой толщи территории, отведенной под промышленные площадки добывающих скважин и пункта учета газа. Защитное грунтовое обвалование трапециевидной формы в сечении
и высотой 1 м, возведенное по периметру промышленных площадок (скважин, пункта учета газа), представлено на рис. 2. Оно позволяет исключить возможное растекание добываемого пластового флюида за пределы площадок при возникновении аварийных ситуаций, а также предотвратить их подтопление талыми водами [8, 9].
Рис. 2. Схема промышленной площадки скважины при устройстве защитного грунтового обвалования
Fig. 2. Diagram of an industrial well site when constructing a protective soil embankment
Возможное негативное воздействие на подземные воды при эксплуатации нефтепромысловых объектов практически исключено, но может быть обусловлено в основном загрязнением с поверхности в случае аварийных ситуаций, связанных с порывами трубопровода внешнего транспорта продукции, а также при ремонте скважин.
В период разработки эксплуатационного объекта исследуемого месторождения основными последствиями воздействия на недра является отбор пластового флюида с постепенной заменой нефтегазонасыщенной части пласта на водонасыщенную.
При безаварийной работе объектов обустройства исследуемого месторождения негативное воздействие на почвогрунты, подземные воды исключено, т. к. предусмотренная технология добычи и транспортировки продукции скважин позволяет исключить попадание пластового флюида в окружающую среду.
Производственный экологический контроль как метод обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей среды
Необходимость выполнения установленных законодательством требований по охране недр и окружающей среды, безопасному ведению работ, связанных с пользованием недрами, отражена в лицензии на право пользования недрами, на основании которой недропользователь осуществляет свою деятельность. На основании положений статьи 67 Федерального закона от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» экологическое сопровождение работ по разработке исследуемого месторождения предусматривает проведение производственного экологического контроля (ПЭК).
Основные требования организации ПЭК изложены в «Требованиях к содержанию программы производственного экологического контроля, порядка и сроков представления отчета об организации и о результатах осуществления производственного экологического контроля», утвержденных приказом Минприроды России от 28.02.2018 № 74, и осуществляемый в его рамках мониторинг состояния и загрязнения КОПС в зоне прогнозируемого воздействия опасных производственных объектов (ОПО) недропользователя, согласно ГОСТ Р 56062–2014 «Производственный экологический контроль. Общие положения» (утвержден
и введен в действие 01.01.2015 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 09.07.2014 № 711-ст), а также ГОСТ Р 56059–2014 «Производственный экологический мониторинг. Общие положения» (утвержден и введен в действие 01.01.2015 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 09.07.2014 № 708-ст), который проводится по Программам, разработанным с учетом ГОСТ Р 56061–2014 «Производственный экологический контроль. Требования к программе производственного экологического контроля» (утвержден и введен в действие 01.01.2015 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 09.07.2014 № 710-ст), а также ГОСТ Р 56063–2014 «Производственный экологический мониторинг. Требования к программам производственного экологического мониторинга» (утвержден и введен в действие 01.01.2015 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 09.07.2014 № 712-ст) и согласованным в установленном порядке.
Объектами контроля в границах месторождения и на прилегающей площади являются атмосферный воздух, почвогрунты, подземные воды. Кроме этого, проводятся радиационно-экологические исследования.
Атмосферный воздух. Замеры концентраций ЗВ в атмосферном воздухе осуществляются на промышленных площадках скважин, промышленной площадке пункта учета газа, а также на пунктах режимных наблюдений (ПРН), расположенных вдоль трассы межпромыслового трубопровода, соединяющего пункт учета газа месторождения и АГЗУ, с определением смеси предельных углеводородов С6Н14–С10Н22, бензола, ксилола.
Почвогрунты. Отбор проб почв осуществляется на территории промышленных площадок скважин, на площадке временного накопления отходов (ПВНО), в 10 м по направлению стока от ПВНО, на ПРН, расположенных вдоль трассы межпромыслового трубопровода, а также на границах СЗЗ промышленных площадок скважин и пункта учета газа с определением нефтепродуктов, водородного показателя, плотного остатка, органического вещества.
Для получения данных о региональных фоновых уровнях загрязнения почв осуществляется отбор фоновых проб почв на участках, не подверженных интенсивному антропогенному воздействию: на достаточном удалении от поселений (с наветренной стороны); на расстоянии не менее 500 м от автодорог; на сельскохозяйственных землях, где не осуществлялось применение пестицидов и гербицидов (лугах, пустошах) с определением выше перечисленных показателей.
Отбор проб почвы осуществляется в интервалах 0–0,30 и 0,30–0,45 м. При отборе учитывается неоднородность вертикальной структуры почвенного разреза, рельеф местности, смытость почв и другие параметры. С целью исключения влияния локализации (аномального точечного распределения) загрязняющих веществ в почвах отбирают смешанные (осредненные) пробы. Масса каждой отобранной пробы составляет 1 кг. Пробы почв весом
200–250 г отбирают методом «конверта» в 5 точках контролируемого участка размером 1 × 1 м, затем проводят их осреднение. Отбор проб почв следует проводить в наиболее пониженных участках [8, 9].
Подземные воды. Отбор проб воды осуществляется из близлежащего родника с определением водородного показателя, жесткости, сухого остатка, хлоридов, сульфатов, кальция, магния, калия, натрия, нефтепродуктов, анионных поверхностно-активных веществ (АПАВ), железа общего, гидрокарбонатов.
Радиационно-экологические исследования. Заключаются в замерах уровня мощности дозы гамма-излучения. Объекты контроля распределяются по всей территории исследуемого месторождения: промышленных площадках скважин, промышленных площадках пункта учета газа, ПВНО. Поисковая гамма-съемка проводится на территории месторождения из расчета не менее 10 точек на 1 га, но и не менее 5 точек на земельном участке меньшей площади. Измерения мощности дозы гамма-излучения в контрольных точках проводятся на высоте 1 м от поверхности земли, согласно требованиям МУ 2.6.1.2398–08 «Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка земельных участков под строительство жилых домов, зданий и сооружений общественного и производственного назначения в части обеспечения радиационной безопасности» (утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г. Г. Онищенко 02.07.2008, введены в действие с 02.09.2008).
Контроль зон вибрационного воздействия и электромагнитных полей проводить нецелесообразно в связи с отсутствием на территории исследуемого месторождения источников вибрации и электромагнитного излучения.
Заключение
Анализ результатов химико-аналитических исследований проб КОПС, отобранных в процессе проведения ПЭК, дает основания утверждать, что разработка исследуемого месторождения Волгоградской области не оказывает влияния, нарушающего баланс экосистемы района работ. Состояние КОПС по исследованным факторам, определяющим их качество, характеризуется как «удовлетворительное».
Для обеспечения оперативного наблюдения за экологической ситуацией на исследуемом месторождении необходимо продолжать систематические работы по производственному экологическому контролю в режиме мониторинга.
1. Pryahin S. I. Neftegazopromysly Volgogradskoy oblasti: sostoyanie i perspektivy // Neftepromysl. delo. 2014. № 5. c. 38-52.
2. Brylev V. A., Pryahin S. I., Harlanov V. A. i dr. Tektonicheskie struktury Volgogradskoy oblasti // Volgogradskaya oblast': prirodnye usloviya, resursy, hozyaystvo, naselenie, geoekologicheskoe sostoyanie: kol. monogr. Volgograd: Peremena, 2011. S. 34-39.
3. Monikov S. N. i dr. Volgogradskaya oblast': pri-rodnye usloviya, resursy, hozyaystvo, naselenie, geoekologicheskoe sostoyanie: kol. monogr. Volgograd: Peremena, 2011. 495 s.
4. Brylev V. A., Pryahin S. I. Landshaftnye issledovaniya neftegazonosnyh territoriy kak faktor ustoychivogo razvitiya Nizhnego Povolzh'ya // Vestn. Voronezh. gos. un-ta. Ser.: Geografiya. Geoekologiya. 2011. № 1. S. 26-34.
5. Gaydukova T. A. Neftegazonosnye provincii i oblasti Rossii. Tomsk: Tomsk. politehn. un-t, 2006. 113 s.
6. Razumovskaya I. V. Planirovanie processa ekologizacii gazodobyvayuschey otrasli // Ekonomika i ekologiya territorial'nyh obrazovaniy. 2017. № 2. S. 86-89.
7. Mahorin A. V., Ilgashev V. V., Leshan D. G. Proizvodstvenno-ekologicheskiy monitoring okruzhayuschey sredy pri razrabotke i ekspluatacii Urengoyskogo mestorozhdeniya // Gaz. prom-st'. 2003. № 4 (689). S. 23-26.
8. Bezrodnyy Yu. G., Botvinkin V. N., Novikova V. V., Kirillova Yu. A. Opyt OOO SP «Volgodeminoyl» v issledovanii kachestva pochvogruntov v processe stroitel'stva skvazhin // Neft. hoz-vo. 2005. № 3. S. 66-70.
9. Bezrodnyy Yu. G., Botvinkin V. N. Rezul'taty naturnyh issledovaniy zagryazneniya pochvogruntov na rabochih ploschadkah dobyvayuschih skvazhin OOO «LUKOYL-Nizhnevolzhskneft'» // Neft. hoz-vo. 2006. № 11. S. 120-124.
