Современные технологические схемы для охраны водных ресурсов в нефтедобывающей отрасли

Введение. Нефть и продукты нефтеперерабатывающей промышленности являются одними из самых распространенных загрязнителей компонентов окружающей среды, включая водные ресурсы. По данным международной организации IMCO, общее количество нефти и нефтепродуктов, попадающих ежегодно в воды Мирового океана, достигает 10 млн тонн. Отличительная особенность негативного влияния нефтеперерабатывающей отрасли на экосистемы заключается в высокой токсичности и концентрированности отходов. В частности, к основным загрязняющим веществам относят: изомерные спирты, фталевый ангидрид, алкилфенолы, этилгексановую кислоту и многие другие [1]. Таким образом, возникает необходимость исследования современных методов и технологий охраны окружающей среды на разных этапах работы нефтеперерабатывающей промышленности.
Анализ последних публикаций и исследований свидельствуют о чрезвычайной актуальности проблемы загрязнения окружающей среды от обьектов нефтеперерабатывающей промышленности. Проблемы организации, достоверности и репрезентативности мониторинга загрязнения компонентов окружающей среды нефтью и нефтепродуктами рассматривается в работах С. А. Патина, В. Г. Бондура, Т. А. Одинцовой, О. Ю. Лавровой. Методам и технологиям охраны окружающей среды от нефтяных загрязнений посвящены исследования А. В. Артемова, В. В. Бордунова, Ю. Г. Смирнова, Е. А. Рогозиной, Е. В. Кузнецовой, В. В. Смольниковой и многих других.
Изложение основного материала. Поиск технологических решений по очистке воды от нефтепродуктов ведется постоянно. При выборе системы сбора и очистки сточных вод руководствуются следующими основными положениями: необходимостью максимального уменьшения количества сточных вод и снижение содержания в них примесей; возможностью исключения из сточных вод разных примесей и их последующей утилизации; повторным использованием сточных вод в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения.
Наибольшие потери нефти связаны с ее перемещением из мест добычи. В частности, аварийные ситуации на трубопроводах и месторождениях приводят к утечке нефти в подземные воды и почвенный покров с дальнейшим стоком в водные объекты: океаны, речные и морские экосистемы. Слив танкерами за борт промывочных и балластных вод, в свою очередь, обусловливает постоянное наличие полей загрязнения на трассах морских путей. Основными загрязнителями водных обьектов являются буровой шлам и буровые сточные воды, горюче-смазочные материалы, а также флюиды, поступающие во время аварийного фонтанирования, испытания скважин и интенсивных нефтегазопроявлений, вызванных нарушением состояния консервации залежей углеводов, герметичности скважин и так далее.
При исследовании технологических схем охраны водных ресурсов в нефтедобывающей отрасли следует рассмотреть основные пути поступления и миграции загрязняющих веществ в водные объекты

. Поступая в геологическую среду в жидком состоянии, нефтепродукты мигрируют как жидкость, не смешиваясь с водой. Если поступление нефтепродуктов не превышает удерживающую способность почвы, они остаются в зоне аэрации и дальнейшая миграция возможна путем растворения в инфильтрационной воде. Если поступления нефтепродуктов превышают удерживающую способность почвы, они достигает почвенного водоносного горизонта, формируя на водной поверхности линзу. Отдельные углеводороды способны выветриваться, формируя газовую оболочку над линзой и в дальнейшем с инфильтрацией попадать в грунтовые воды, другие растворяться в подземных водах и переноситься водным потоком. Скорость миграции зависит от коэффициента фильтрации и пористости пород. При этом процессы сорбции и деструкции замедляют скорость миграции нефтепродуктов в геологической среде, однако не могут считаться способом естественного самоочищения подземных вод.
Следует отметить, что на скорость миграции в геологической среде также влияет вязкость нефтепродуктов – чем ниже вязкость, тем выше миграционные свойства. Нефтепродукты с высокой вязкостью могут не достигать грунтовых вод, оставаясь неподвижными в зоне аэрации. Сильно летучие нефтепродукты способны мигрировать в подземном воздухе зоны аэрации, что расширяет область загрязнения. Отдельные составляющие нефтепродуктов характеризуются высокой растворимостью. Чем выше растворимость нефтепродукта – тем выше его концентрации в подземных водах, и больше площадь загрязнения водоносного горизонта.
В водной среде нефтепродукты мигрируют в различных формах: в виде поверхностной пленки, в эмульгированной и растворенной формах, и также многих других. Количественное соотношение миграционных форм нефти в воде не остается строго постоянным во времени и определяется не столько механизмом поступления, сколько составом и свойствами нефтяных углеводородов, гидродинамическим режимом, уровнем и характером фоновой загрязненности водного объекта.
Учитывая вышеизложенные особенности миграции нефтезагрязняющих веществ, особое внимание в современных технологических схемах охраны водных ресурсов уделено методам и способам изоляции компонентов окружающей среды от потенциальных источников загрязнения. Изоляция предусматривает использование следующих технологических мероприятий: предотвращение размывания устья скважины и перекрытие неустойчивых геологических отложений; перекрытие кондуктором верхних водоносных горизонтов и защиты их от загрязнения фильтратом бурового раствора; охват кондуктора специальным противовыбросовым оборудованием с целью предупреждения возможных нефтепроявлений; оборудование устья колонной головкой и фонтанной арматурой; цементирование обсадных колонн с поднятием тампонажного раствора до устья для предотвращения миграции подземных вод и пластовых флюидов все обсадные колонны цементируются; проведение бурения нефтегазовых скважин в нетоксичных глинистых растворах и другие