Экологические проблемы, связанные с разработкой подземных газовых месторождений

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГАЗОВЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ 5
1.1. Основные источники экологических проблем 6
1.2. Добыча и подготовка природного газа 7
1.3. Процесс транспортировки 10
ГЛАВА 2. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА
АТМОСФЕРУ. 11
ГЛАВА 3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕНОСТИ НА
ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 13
3.1. Воздействие газа на почву, климат и воду 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 18

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность экологической проблемы. Особенностью газодобычи в России является нахождение месторождений в труднодоступных и малонаселенных районах с крайне сложными климатическими условиями, многие из таких месторождений находятся на территориях со среднегодовыми отрицательными температурами, в зоне мерзлых много лет грунтов, что значительно затрудняет добычу газа. Экологические проблемы газовой промышленности России аналогичны с проблемами остальных стран, которые имеют на своей территории месторождения природного газа. Основные источники природного газа находятся в районах Крайнего Севера и в условиях вечной мерзлоты, экологический баланс территорий очень хрупкий. Неправильный способ эксплуатации в такой местности, выделение излишков тепла и подтаивание вечной мерзлоты, разрушение целостности почвенного покрова способны привести к экологической катастрофе, а также к гибели растительности и животного мира.
В процессе освоения газовых месторождений наиболее активное воздействие на природную среду осуществляется в пределах территорий самих месторождений, трасс линейных сооружений, в ближайших населенных пунктах. При этом происходит нарушение растительного, почвенного и снежного покровов, поверхностного стока, срезка микрорельефа. Такие нарушения приводят к сдвигам в тепловом и влажном режимах грунтовой толщи и к существенному изменению ее общего состояния, что обуславливает необратимое развитие экзогенных геологических процессов. Добыча нефти и газа приводит также к изменению глубоко залегающих горизонтов геологической среды.
Целью данной работы является изучение экологических проблем связанных с разработкой газовых месторождений. На основании целей можно выделить следующие задачи:
проработать материал, который посвящен теме «экологические проблемы, связанные с разработкой газовых месторождений»;
рассмотреть пути предотвращения экологических проблем связанных с разработкой газовых месторождений.
ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Остановимся на возможных необратимых деформациях земной поверхности в результате извлечения из недр газа. В мировой практике достаточно примеров, которые показывают, на сколько значительным может быть опускание земной поверхности в ходе длительной эксплуатации месторождений. Перемещения земной поверхности, вызываемые откачками из недр воды, нефти и газа, значительно больше, чем при тектонических движениях земной коры.
Неравномерно протекающее оседание земной поверхности часто приводит к разрушению водопроводов, кабелей, железных и шоссейных дорог, линий электропередач, мостов и других сооружений. Оседания могут вызывать оползневые явления и затопление пониженных участков территорий. В отдельных случаях, при наличии в недрах пустот, могут происходить внезапные глубокие оседания, которые по характеру протекания и вызываемому эффекту мало отличимы от землетрясений.
Предприятия по добыче и переработке газа загрязняют атмосферу углеводородами, главным образом в период разведки месторождений. Иногда эти предприятия, несмотря на то, что газ экологически чистое топливо, загрязняют открытые водоемы, а также почву.
Природный газ отдельных месторождений может содержать весьма токсичные вещества, что требует соответствующего учета при разведочных работах, эксплуатации скважин и линейных сооружений. Так, в частности, содержание сернистых соединений в газе нижней Волги настолько велико, что стоимость серы как товарного продукта, получаемого из газа, окупает затраты на его очистку. Это является примером очевидной экономической эффективности реализации природоохранной технологии.
Загрязнение приземного слоя атмосферы при добыче газа происходит во время аварий, в основном природным газом, а также продуктами сгорания. В отличие от средней полосы, загрязнение воздуха в районах Крайнего Севера при прочих равных условиях оказывает более сильное воздействие на природу вследствие ее пониженных регенерационных способностей.
В процессе освоения нефтегазоносных северных районов наносится ущерб и животному миру (в частности, диким и домашним оленям). В результате развития эрозионных и криогенных процессов, механического повреждения растительного покрова, а также загрязнения атмосферы, почв и т. п. Происходит сокращение пастбищных площадей.
Нарушения окружающей среды, обусловленные изменением инженерно-геологической обстановки при добыче газа, возникают, по существу, везде и всегда. Избежать их полностью при современных методах освоения невозможно. Поэтому главная задача состоит в том, чтобы свести к минимуму нежелательные последствия, рационально используя природные условия.
Основные источники экологических проблем При разведке газовых месторождений и бурении газовых скважин производится разбуривание сетки скважин буровыми станками, работающими в основном на дизельных приводах силовых агрегатов. Такие приводы имеют большую мощность, потребляют значительное количество дизельного топлива и являются основными источниками химического и шумового загрязнения атмосферы. Также влияние на окружающую среду производится автотранспортом и спецтехникой, используемых при подвозке топлива, строительных материалов, при дорожных работах, доставке вахтового персонала и т. д. Основными загрязняющими веществами являются окись углерода, окислы азота, диоксид серы, формальдегид, бенз(а)пирен и углеводороды.
В процессе бурения загрязненный буровой раствор и сточные воды направляются в шламовые амбары. При прокладке дорог, подготовке основания площадок, планировке территории выполняются земляные работы. При земляных работах оказывается воздействие на почвы, растительный и животный миры. После пробуривания производится испытание скважин, где определяется дебит скважин при разных режимах. В процессе такого испытания в основном выполняется кратковременное сжигание продукции скважины на факельных установках при разных диаметрах штуцера. Основными загрязняющими веществами при сжигании газа на факелах являются оксиды азота, окись углерода, предельные углеводороды алифатического ряда, диоксид серы при наличии сернистых соединений в добываемом газе, бенз(а)пирен.
Добыча и подготовка природного газаОднако процесс добычи газа приводит к выделению токсических веществ, в результате загрязняются открытые водоемы, почва, страдает растительность, животные, птицы. Увеличивается процентное содержание азота в воздухе и поступление его соединений с атмосферными осадками. Природный газ имеет массу преимуществ, но только при правильной эксплуатации. Факторы, ведущие к возникновению геоэкологических рисков: коррозия труб под воздействием химической и биологической среды; деформация грунта, вызывающая разрывы трубопроводов; введение примесей в натуральный продукт на газоперерабатывающих заводах; сбросы неочищенных сточных вод в водоемы; аварии транспортных средств; масштабное использование малоизученной технологии для добычи газа.
По заключениям Гринписа, влияние газа на окружающую среду набирает масштабные обороты. Содержание метана в атмосферных слоях — до 5000 млн т, а ежегодные выбросы в атмосферу составляют от 350 до 1000 млн т.
Продукция газовых скважин по промысловым трубопроводам поступает на замерные установки, а затем на сепарационные установки, где отделяется конденсат в специальных емкостях. Для уменьшения гидратообразования в шлейфы скважин и в емкости добавляется метиловый спирт в определенных нормативами количествах. Для подачи метанола на установках имеются специальные емкости метилового спирта, который поступает автотранспортом или по метанолопроводу. Далее добытый газ очищается от сернистых соединений при наличии их в добывающих пластах, осушается на установках осушки газа, компримируется в компрессорах низкого и высокого давления и направляется в магистральный газопровод на потребительские нужды.
Источниками загрязнения атмосферы в газовой промышленности являются организованные источники: дымовые трубы печей, выхлопные трубы газоперекачивающих агрегатов, факельные установки, продувочные свечи и т. д. На установках имеются выбросы от автотранспорта и неорганизованные выбросы — утечки через неплотности фланцевых соединений, запорной арматуры, уплотнений валов компрессоров. Основными загрязняющими атмосферу веществами являются окислы азота, окись углерода, углеводороды С1-С5, метиловый спирт, соединения серы при наличии её в продукции скважин, бенз(а)пирен.
Источником основного шумового загрязнения служат компрессоры и газоперекачивающие агрегаты. Также негативное влияние на экологию возникает при прокладке газопроводов, особенно в условиях речной и болотистой местностей. При строительстве подводных траншей происходит загрязнение воды, а в скальных грунтах, где выполняют буровзрывные работы, происходит массовая гибель ихтиофауны.
Кроме того, при длительной разработке газового месторождения существует вероятность деформации земной поверхности и её дальнейшей просадки. Просадка грунта может привести к изменению состава поверхностных вод, нарушению устойчивости скважины или оборудования, что может привести к аварийной ситуации.
Для строительства газодобывающих предприятий и их инфраструктуры (дорожной сети, водопроводов, продуктопроводов, линий электропередач и др.) требуются достаточно большие участки земли, которые в ряде случаев необходимо изымать из сельскохозяйственного, лесохозяйственного, рекреационного или иного пользования. На этих участках приходится размещать не только собственно объекты газодобычи (буровые площадки, пункты сбора и подготовки газа), но и хранилища (склады, цистерны) необходимых химических реагентов, в том числе достаточно токсичных, проливы которых могут серьезно загрязнять почву, поверхностные и подпочвенные воды. Кроме того, необходимо создавать объекты (амбары, хвостохранилища, пруды-испарители и др.) для временного хранения отходов бурения или поступающей из скважины жидкости.
Для строительства и эксплуатации объектов газодобывающей промышленности требуется огромное количество транспортных средств и различной обеспечивающей техники (автомобилей, тракторов, бульдозеров, буровых установок, речных и морских судов, самолетов и вертолетов, компрессоров и др.), которые загрязняют окружающую среду газообразными и жидкими отходами своей производственной деятельности.
Шумовое химическое загрязнение, являющееся следствием функционирования газодобывающих предприятий, оказывает значительное негативное влияние на фауну, находящуюся в зоне воздействия этих предприятий, а также на население
По токсикологической характеристике природный газ соответствует IV классу опасности, является малотоксичным, пожароопасным и взрывоопасным веществом.
Процесс транспортировкиПроцесс транспортировки газа проходит по газопроводу, а сжиженный газ — по железной дороге в специальных толстостенных цистернах. Транспортировка газа аналогично добыче и подготовке газа создает шумовое загрязнение на окружающую среду. Особенную опасность представляют собой аварии на газопроводах. Прорывы газа и его распространение на значительной площади создают взрывоопасную обстановку в районе работ, угрожают жизни и здоровью людей и животных, особенно при содержании в газе большой доли сероводорода. Около половины аварий сопровождаются воспламенением газа.
ГЛАВА 2. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА АТМОСФЕРУ.

Большую опасность таит в себе использование нефти и газа в качестве топлива. При сгорании этих продуктов в атмосфере выделяются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и других загрязняющих веществ.
При сгорании углеводородов в атмосферу выделяются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и т. д. От сжигания всех видов топлива за последние полвека содержание диоксида углерода в атмосфере увеличилось почти на 288 млрд. т., а израсходовано, по подсчетам академика Ф. Ф. Давитая, более 300 млрд. т. кислорода.
Таким образом, с момента первых костров первобытного человека атмосфера потеряла около 0,02 % кислорода, а приобрела до 12 % углекислого газа. В настоящее время ежегодно человечество сжигает 7 млрд. тонн топлива, на что потребляется более 10 млрд. т. кислорода, а прибавка диоксида углерода в атмосфере доходит до 14 млрд. т. В ближайшие же годы эти цифры будут расти в связи с общим увеличением добычи горючих полезных ископаемых и их сжиганием. По мнению Ф. Ф. Давитая, к 2020 г. в атмосфере исчезнет около 12 000 млрд. т. кислорода (0,77 %).
Таким образом, через 100 лет состав атмосферы существенно изменится в худшую сторону. Уменьшение количества кислорода и рост содержания углекислого газа, в свою очередь, будут влиять на изменение климата. Молекулы диоксида углерода позволяют коротковолновому солнечному излучению проникать сквозь атмосферу Земли и задерживают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью. Возникает так называемый «парниковый эффект», и среднепланетная температура повышается. Природный газ отдельных месторождений может содержать весьма токсичные вещества, что требует соответствующего учета при разведочных работах, эксплуатации скважин и линейных сооружений. Особенно велики выбросы на газоперерабатывающих предприятиях при возникновении аварийных ситуаций на магистральных газопроводах и при их плановом ремонте.
ГЛАВА 3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕНОСТИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Доля газовой промышленности в использовании свежей воды и сбросе сточных вод в водоемы незначительна. Со сточными водами газодобывающие предприятия сбрасывают в поверхностные водные объекты взвешенные вещества — сульфаты, хлориды, соединения фосфора и азота, нитраты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), нитриты и железо.
Сложная техническая система трубопроводного транспорта характеризуется повышенной ответственностью, особенностями антропогенного воздействия на природную среду. Это связанно с технологией транспортировки природного газа, нефти, конструктивными решениями линейной части и наземных сооружений трубопроводов.
На предприятиях газовой промышленности часть сточных вод не поддается биологической очистке из-за высокого солесодержания, большой загрязненности химреагентами и нефтепродуктами. В целях обезвреживания не очищаемых промстоков широко практикуется подземное захоронение их в глубокие поглощающие горизонты. Прежде всего, магистральные трубопроводы имеют огромную протяженность, они пересекают практически все природно-климатические регионы.
На всей территории России рассредоточены искусственно созданные трубопроводные сооружения, которые находятся в сложном взаимодействии с окружающей средой. Как правило, взаимовлияние трубопроводных комплексов и природной среды носит негативный характер . Поэтому при изыскании трасс, проектирование трубопроводных систем особое внимание следует уделять вопросам защиты окружающей среды. Важно найти пути наименьшего взаимного влияния: техногенного — на окружающую природу со стороны сооружения и природных катаклизмов на трубопровод.
Современные магистральные газопроводы диаметром до 1400 мм с рабочим давлением до 10 МПа представляют собой по существу взрывопожароопасный сосуд протяженностью в тысячи километров, разрушение которого связано с крупномасштабными экологическими потерями, в первую очередь, из-за механических и термических повреждений природного ландшафта.
Статистический анализ отказов, происходящих на строящихся и действующих магистральных газопроводах, показал следующее: из всей совокупности отказов на газопроводах при испытаниях и эксплуатации произошло около 10 % отказов со значительным экологическим ущербом. При этом наибольшей экологической опасностью обладают трубопроводы большого диаметра 1000–1400 мм. Среднегодовые потери продукта, обусловившие загрязнение окружающей среды, составили по газопроводам — 43,2 млн куб. м. На участках с нарушенным растительным покровом, в частности по трассам дорог, магистральных газопроводов и в населенных пунктах, увеличивается глубина протаивания грунта, образуются сосредоточенные временные потоки и развиваются эрозионные процессы. Состояние грунтов не менее существенно изменяется и при усилении их промерзания. Развитие этого процесса сопровождается формированием пучинных форм рельефа. При этом возникают опасные деформации наземных сооружений, разрыв труб газопроводов, что нередко приводит г гибели растительного покрова на значительных площадях
Воздействие газа на почву, климат и водуОпасно загрязнение грунтовых вод, источников питьевой воды и плодородного слоя. Вредные вещества приводят к разрушению ландшафта, что несет урон сельскохозяйственной отрасли. Качество почвенного слоя меняется после земляных работ при прокладке газовой траншеи. Грунт захламляется отходами строительных материалов, меняется его микрорельеф из-за прохождения тяжелой автотехники. При эксплуатации газовых объектов происходят прямые потери земельного фонда.
Влияющие факторы:
строительство наземных и подземных сооружений; разделение угодий траншеями, инженерными коммуникациями;
изъятие плодородной почвы для проведения различных исследований;
формирование промышленных стоков.
Трансформация климатических характеристик влечет за собой повышение температуры воздуха, изменение количества осадков, возникновение риска засухи. Возрастает вероятность экстремальных погодных условий: поздние заморозки, сильные перепады температур, снегопады, ливни, град, бури, смерчи, пиковые ветры при тропических циклонах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Газовая промышленность в основном оказывает такое негативное влияние, как:
поступление токсичных веществ в атмосферу в результате выбросов газа из скважин, естественных геологических нарушений и при утечке части веществ на газоперерабатывающих предприятиях;
загрязнение грунтовых вод при попадании жидких отходов; нарушение почвы и растительного и животного миров в результате изменения природного ландшафта и, как следствие, нарушение среды обитания животных.
Для уменьшения негативного влияния газовой отрасли на окружающую среду проводится комплекс природоохранных мероприятий:
- проведение проверки соблюдения федеральных законов и иных нормативных документов в сфере экологии и защиты окружающей среды проверяющими организациями в соответствии с утверждённым регламентом;
- развитие инвентаризации и мониторинг выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ в атмосферу;
- повышение технико-экономического уровня действующих предприятий и модернизация производства;
- увеличение доли утилизации газового конденсата, выделяющего в системе; популяризация природного газа, как более экологически чистого источника топлива в транспортной сфере;
- внедрение современных технологий на этапе бурения скважин с целью уменьшения отходов при производстве, а также сокращения площади под их хранение;
- бережное отношение к земной поверхности — использование техники горизонтального и наклонного бурения, прокладка газопроводов в едином техническом коридоре, кустовое расположение скважин на промыслах;
- рекультивация повреждённых территорий; сохранение целостности покрова в условиях вечной мерзлоты;
- строительство новых и реконструкция существующих очистных сооружений; участие предприятий в сфере программ энергосбережения и повышения энергоэффективности.
Таким образом, нарушения окружающей среды при добыче и транспортировке газа, возникают повсеместно. Избежать их полностью при современных методах освоения невозможно. Поэтому главная задача состоит в том, чтобы свести к минимуму нежелательные последствия, рационально используя природные условия.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Третьяков А. Н., Перегудина Е. В., Азарова С. В. Воздействие на окружающую среду продуктов нефтегазодобывающей отрасли // Молодой ученый. — 2015. — №11. — С. 560-562. — URL https://moluch.ru/archive/91/19247/ (дата обращения: 02.04.2020).
2. Изменение климата и геоэкологические риски газовой отрасли. Самсонов Р. О., Лесных В. В. (ООО «ВНИИГАЗ») // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. Москва. № 1, 2007.
3. Оценка опасности участков газопроводов, проходящих через морские акватории. Овсяник А. И., к.т.н., профессор, Песков А. В., д.т.н. доцент, Брык Д. И., Военно-инженерный университет. / Актуальные проблемы регулирования природной и техногенной безопасности. Х Международная научно-практическая конференция. Москва 2005, стр. 262–267.
4. Нефтегазовое строительство. Москва: Издательство ОМЕГА-Л, 2005. [Электронный ресурс] URL:http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/neftyanaya-i-gazovaya.html (дата обращения 03.04.2020)
5. Гарифуллина З. А. К вопросу о необходимости повышения экономической привлекательности программ по защите экологии на предприятиях нефтегазовой отрасли / З. А. Гарифуллина // Молодой ученый. — 2011. — № 3. Т.1. — С. 147–149.
6. Экологически безопасные методы очистки трасс газо- и нефтепроводов в Западной Сибири / В.Н. Воробьев, А.У. Кармазин, Н.А. Воробьева и др [Электронный ресурс].
URL: www.km.ru/referats/9C1952F0252941689F504B7DE4CD56DC (дата обращения 03.04.2020)