Оценка воздействия на окружающую среду разрабатываемых морских месторождений нефти и газа

Введение
Большие запасы углеводородного сырья в Арктической зоне предполагают развитие производственной и хозяйственной деятельности на данной территории. На шельфе арктических и дальневосточных морей сосредоточено 85% нефти всех шельфовых территорий России. [1] Несмотря на сложные природно-климатические условия, ведутся работы по разведке и добыче нефти и природного газа. В связи с наличием данных производственных объектов актуальным становится вопрос о негативном воздействии на окружающую среду. Все нефтедобывающие платформы на континентальном шельфе являются потенциальным источником воздействия на атмосферный воздух, водные и земельные ресурсы. Предприятия нефтедобывающей промышленности ответственны за 20% выбросов в атмосферу РФ загрязняющих веществ [2]. Учитывая природную уязвимость северных территорий и низкую способность к самовосстановлению, даже незначительное антропогенное воздействие может оказать негативное влияние на всю экосистему Арктики. Что обуславливает актуальность данной темы.
Цель работы – анализ воздействия деятельности по добыче углеводородного сырья на окружающую среду. Для достижения поставленной цели был определен ряд задач:
- рассмотреть ресурсный потенциал углеводородного сырья на территории РФ;
- изучить принципиальную технологическую схему добычи нефти на континентальном шельфе;
- провести комплексный анализ воздействия нефтедобывающей промышленности на водные ресурсы, атмосферный воздух, земельные ресурсы и на биоту;
- рассмотреть возможные экологические риски при добыче углеводородного топлива.
1. Разработка морских месторождений
1.1 Географическое распространение континентального шельфа в РФ
Подводной окраиной материка является продолжение континентального массива Российской Федерации, включающего в себя поверхность и недра континентального шельфа, склона и подъема. Определение континентального шельфа применяется также ко всем островам Российской Федерации.
Площадь континентального шельфа Российской Федерации составляет 6,2 млн.км2, что соответствует 21% площади шельфа всего Мирового океана. [3]
Основной объем изученных ресурсов (около 66,5 %) приходится на шельфы Северной подзоны (Баренцево и Карское моря).
Обширный и наименее исследованный шельф находится у холодных арктических берегов Сибири. У берегов Восточной Сибири он протягивается в Северный Ледовитый океан более чем на 1000 км; большую часть времени он покрыт многолетним паковым льдом, и о его ресурсах известно мало.
Шельф арктических морей, или Северной зоны, приведенный на рис.1, включает в себя шельфы Баренцева, Печорского, Карского, Охотского, Чукотского, Восточно-Сибирского морей и моря Лаптевых.
Рисунок 1 — Зоны Арктического континентального шельфа РФ
(Северная зона)
Помимо Северной подзоны континентальный шельф размещен в пределах Южной подзоны (Балтийского, Азовского, Черного и Каспийского морей), а также Восточной подзоны (Беренгового морей).
Северная зона помимо морей так же включает Северный Ледовитый океан Большая часть (около 70%) площади его дна находится в пределах– шельфа. Ширина шельфа Северного Ледовитого океана местами достигает 1200 – 1300 км (районы Новосибирских островов, Канадского Арктического архипелага). В его пределах лежат все моря океана (кроме Гренландского и Норвежского).
Восточная шельфовая зона включает Тихий океан и его моря — Берингово и Японское.
Южная шельфовая зона включает шельф Каспийского, Черного и Азовского морей.
В настоящее время Арктические ресурсы нефти и газа являются стратегическим резервом топливно-энергетического комплекса России.
Крупнейшим по арктическим оцениваемым запасам нефти является Баренцево море (35% нефтяных месторождений всего Российского шельфа) [2].
Континентальный шельф РФ – это морское дно и недра подводных районов, которые находятся за пределами территориального моря РФ на всем протяжении естественного продолжения ее сухопутной территории до внешней границы подводной окраины материка.
Континентальный шельф включает в себя морское дно и недра подводных районов, находящиеся за пределами территориального моря РФ на всем протяжении естественного продолжения ее сухопутной территории до внешней границы подводной окраины материка.
На территории российского арктического шельфа открыто 18 месторождений нефти и газа, из которых:
- 1 нефтегазоконденсатное;
- 4 нефтяных;
- 6 газоконденсатных;
- 7 газовых месторождений.
Наиболее перспективными нефтяными месторождениями арктической зоны являются Приразломное и месторождения Долгинское в Печорском море и Победа в Карском море.
Вслед за Приразломным, вероятнее всего, будет освоено Штокмановское газовое месторождение, крупнейшее в Арктике и в мире. Оно открыто в 1988 году на шельфе Баренцева моря, в 650 км к северо-востоку от Мурманска. Глубина моря там составляет 320—340 м. Запасы Штокмановского месторождения оцениваются в 3,2 трлн м3 газа, что соизмеримо с месторождениями на Ямале.
Сложность процесса освоения арктического шельфа обусловлена сложными природно-климатическими условиями районов добычи. А именно низкой температурой, постоянным ветром, плавучими айсбергами, заледенением акватории, сейсмической активностью региона. Также следует отметить и технологическую сложность освоения, которая обусловлена отсутствием береговой транспортной инфраструктуры и высокими пластовыми давлениями.
Еще один фактор, который усложняет добычу нефти в арктической зоне - это экологические требования к ведению работ в "морских условиях", отсутствие опыта по ликвидации аварий в арктических условиях и высоким негативным воздействием разливов нефти на экосистему Арктики [1]
1.2 Технология добычи нефти и газа на континентальном шельфе
Добыча углеводородного сырья на территории Арктического побережья предполагает использование наиболее совершенных технологических схем и высокотехнологичного оборудования. Наиболее ярким в данном отношении примером является станция «Приразломная».
Структура платформы представлена следующими частями:
- кессон, где находится хранилище нефти;
- промежуточная палуба;
- вспомогательный модуль;
- верхнее строение;
- жилой модуль;
- комплекс устройств прямой отгрузки нефти (КУПОН) – 2 ед. [3]
Структура станции «Приразломная» приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Структура станции «Приразломная»  [4]
Для максимальной устойчивости к воздействию внешних факторов, вызывающих коррозию и износ, стены кессона выполнены из слоя плакированной стали толщиной в 4 см, трехметровое пространство между которыми заполнено сверхпрочным бетоном. Также установлена система катодной и анодной защиты с целью защиты от высокого уровня влажности и агрессивной морской среды. Помимо катодной и анодной защиты используется специализированное лакокрасочное покрытие.
С целью повышения уровня безопасности на скважинах установлено специализированное оборудование, которое способно на глубине в полном объеме перекрыть подачу нефти в случае наступления чрезвычайной или аварийной ситуации.
2. Анализ воздействия разрабатываемых морских месторождений на компоненты окружающей среды
2.1 Воздействие на водные ресурсы
В сложных природно-климатических условиях континентального шельфа Арктической зоны по оценке ведущих международных экспертов и организаций, вклад нефтяных промыслов в глобальное нефтяное загрязнение моря не превышает 1,5 % от всех остальных потоков нефтепродуктов, которые непрерывно поступают в прибрежную зону от многочисленных береговых и водных источников. [5]
Поток нефтяного загрязнения только из-за сброса пластовых вод, которые образуются при проведении разведывательного бурения, может возрастать не на несколько процентов (как это имеет место на глобальном уровне), а на несколько десятков процентов

. Значительные потоки нефтяных углеводородов продолжают поступать в море при сбросе пластовых вод на завершающем этапе эксплуатации месторождений.
Так же, по мере расширения масштабов буровых и промысловых работ в море локальные воздействия со временем могут сопрягаться и приводить к кумулятивным эффектам субрегионального и даже регионального уровня.
Воздействие процесса добычи нефтегазодобывающего комплекса на морскую среду носит ограниченный характер и уступает по масштабам и тяжести последствий многим другим видам деятельности на море, таким как промысловое судоходство, транспортировка углеводородного сырья и т.д.
2.2 Воздействие на земельные ресурсы
 За последние десятилетия накоплена обширная информация как о вредных свойствах отходов морского нефтегазового комплекса, так и об экологической ситуации в районах добычи углеводородов на шельфе Арктической зоны [5]
В процессе основной производственной деятельности в зоне континентального шельфа образуются следующие виды отходов:
- Всплывающая пленка из нефтеуловителей (бензиноуловителей);
- Отходы переработки нефти, угля, газа, горючих сланцев и торфа (отходы нефти от анализа в химической лаборатории);
- Шлам очистки трубопроводов и емкостей (бочек, контейнеров, цистерн, гудронаторов) от нефти и нефтепродуктов;
- Сальниковая набивка асбесто-графитовая, промасленная (содержание масла менее 15 %);
- Отходы при добыче нефти и газа (отработанный буровой раствор);
- Отходы при добыче нефти и газа (шлам бурения скважин) и т.д.
Основными способом утилизации большинства видов отходов является их захоронение в прибрежной зоне. Под захоронением отходов понимается любое преднамеренное удаление отходов или других материалов с судов, искусственных островов, установок и сооружений, а также любое преднамеренное уничтожение судов и иных плавучих средств, установок и сооружений. 
Многочисленные нефтяные разливы на поверхность почвенного покрова в прибрежной зоне являются привычной практикой нефтедобывающих компаний, работающих в России. Площадь земель, загрязнённых нефтью и нефтепродуктами, постоянно увеличивается.
2.3 Воздействие на атмосферный воздух
В составе предприятий по разведке, добыче и транспортировке углеводородного сырья следует выделить следующие источники выбросов: буровая установка;
- резервуары для временного хранения нефти РВС 20000, РВС 10000 и т.д.;
- дизельный агрегат (ДЭС);
- пункты налива нефтепродуктов;
- транспортировочные танкеры нефтепродуктов;
- аккумуляторная и т.д.
Полный перечень, а так же валовые и максимально разовые концентрации загрязняющих веществ приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу при добыче углеводородов [6]
№ п/п Вредные вещества Используе-мый критерий Значение критерия мг/м3 Класс опаснос-ти
Код Наименование
1 2 3 4 5 6
1 0123 диЖелезо триоксид (Железа оксид) (в пересчете на железо) ПДК с/с 0,04 3
2 0143 Марганец и его соединения (в пересчете на марганца (IV) оксид) ПДК м/р 0,01 2
3 0328 Углерод (Сажа) ПДК м/р 0,20 3
4 0301 Азота диоксид (Азот (IV) оксид) ПДК м/р 0,40 3
5 0304 Азот (II) оксид (Азота оксид) ПДК м/р 0,15 3
6 0330 Сера диоксид (Ангидрид сернистый) ПДК м/р 0,50 3
7 0333 Дигидросульфид (Сероводород) ПДК м/р 0,00 2
8 0337 Углерод оксид ПДК м/р 5,00 4
9 0342 Фториды газообразные ПДК м/р 0,02 2
10 0415 Смесь углеводородов предельных С1-С5 (по метану) ОБУВ 50,00
11 0416 Смесь углеводородов предельных С6-С10 (по гексану) ПДК м/р 60,00 4
12 0501 Пентилены (Амилены - смесь изомеров) ПДК м/р 1,50 4
13 0602 Бензол ПДК м/р 0,30 2
14 0616 Диметилбензол (Ксилол) (смесь изомеров о-, м-, п-) ПДК м/р 0,20 3
15 0621 Метилбензол (Толуол) ПДК м/р 0,60 3
16 0627 Этилбензол ПДК м/р 0,02 3
17 2704 Углеводороды по бензину ПДК м/р 1,00 3
18 2732 Углеводороды по керосину ОБУВ 0,70
19 2754 Углеводороды предельные C12-C19 (в т.ч. ароматические) ПДК м/р 5,00 4
20 1061 Этанол (Этиловый спирт) ОБУВ 1,20 4
В результате деятельности при добыче углеводородов в атмосферный воздух поступают следующие вещества: смесь углеводородов предельных С1-С5 (по метану), смесь углеводородов предельных С6-С10 (по гексану), пентилены, бензол, метилбензол (толуол), этилбензол, ксилол, углеводороды предельные C12-C19 (в т.ч. ароматические), дигидросульфид (сероводород), азота диоксид, азота оксид, углерод (сажа), сера диоксид, углерода оксид, углеводороды по бензину, углеводороды по керосину.
Для оценки воздействия на атмосферный воздух производится инвентаризация источников загрязнений атмосферы, определяются установленный режим работы, технические характеристики некоторых из них, и т.д.
Степень загрязнения атмосферы вследствие аварийного разлива нефти определяется массой летучих низкомолекулярных углеводородов, испарившихся с покрытой нефтью поверхности земли или водоема.
Значительное загрязнение атмосферного воздуха парами нефтепродуктов происходит при заполнении и опорожнении резервуаров нефтехранилищ на танкерах при так называемых "дыханиях" резервуаров. Потери от "больших дыханий" определяются рядом факторов: объемом, температурой и газонасыщенностью закачиваемого в резервуар нефтепродукта, концентрацией паров нефтепродукта, давлением. Содержание паров в газовом пространстве повышается в процессе заполнения резервуара, однако основная масса паров углеводородов накапливается в период хранения нефтепродукта в резервуаре. Среднегодовые потери от "больших дыханий" составляют около 0,14 % от объема хранимого нефтепродукта.
2.4 Воздействие на биоту
Реальное негативное воздействие морской нефтегазодобывающей индустрии в на рыболовство заключается не столько в загрязнении, сколько в сокращении (отчуждении) рыбопромысловых акваторий и физических помехах для донных отложений.
Пагубно влияют на экосистему северных морей загрязнения связанные с буровыми работами на шельфе, сбросами пластовых вод, отработанных буровых растворов и шлама, а также взмучиванием грунта при дноуглубительных мероприятиях. Кроме того, не безвредны, в особенности для икры и личинок рыб, геофизические исследования месторождений, — сейсморазведка и электроразведка.
Если говорить о наиболее опасных факторах морской добычи нефти, то к ним без преувеличения можно отнести деятельность танкерного флота. На его долю приходится основная масса чрезвычайных происшествий, связанных с разливом нефтепродуктов. В период вегетации фотосинтезирующих растений разлив нефти вызовет на некоторое время снижение первичной продукции за счет торможения фотосинтезирующих способностей микроводорослей и снижения численности клеток фитопланктона. Воздействие такой концентрации в период вегетации приведет к снижению численности клеток и первичной продукции на локальном участке акватории в течение нескольких дней. [6]
Зоопланктонному сообществу наибольший ущерб может быть причинен в июне и сентябре, в периоды максимального развития организмов. [7]
Более 70 % рыб обитают в придонных водах, где воздействие нефтеразлива будет минимальным по сравнению с придонным слоем. Более значимую экологическую опасность будет иметь загрязнение воды в период с мая по октябрь, в период нерестового прохода лососевых рыб. Хотя рыба может избегать образовавшиеся линзы загрязненной воды, все же загрязнение может внести кратковременные нарушения в поведенческие реакции проходных рыб в адаптационный период. [7]
Наибольшее негативное влияние аварийный разлив может оказать на птиц. Опасность ущерба будет иметь место и в период дрейфа нефтяного пятна на акватории и в период его пребывания в береговой зоне, так как эта зона активно используется куликами и птицами-ныряльщиками (гаги, бакланы, морские утки), собирающими на литоральных отмелях амфипод и моллюсков