CC BY
21
15. Dzerdzeevskij B.L. Obshchaya cirkulyaciya i klimat// Izbrannye trudy. M., 1975. 288 s.
16. Vangengejm G.YA. Opyt primeneniya sinopticheskih metodov k izucheniyu i harakteristiki klimata. M.: Gidrometeoizdat, 1935. 109 s.
УДК 614.8:550.348
АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ТЕРРИТОРИЮ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
А.В. Солодовников, А.Н. Махнёва
Рассмотрены механизмы взаимосвязи в системе «производственный объект -природная среда». Приведен анализ динамки техногенной нагрузки на территорию Западной Сибири за 2007-2017 гг. Установлена зависимость между параметрами: добычей нефти и газа, аварийностью, сейсмической активностью. Описаны наиболее значимые события, связанные с повышением техногенной нагрузки.
Ключевые слова: техногенная нагрузка, добыча нефти и газа, авария, сейсмическая активность.
За последние несколько сотен лет развитие техногенной деятельности по добыче нефти и природного газа привело к созданию системы «производственный объект - природная среда». Данная система характеризуется сложным набором прямых и обратных связей, проявляющихся, как правило, во взаиморазрушающих процессах, значительно снижающих как надежность производственных объектов, так и состояние окружающей природной среды. Данную взаимосвязь можно наглядно представить в ви-дедерева (рис. 1). На рис. 1 используется ряд сокращений: ПБ -промышленная безопасность, ОПО - опасный производственный объ-ект,ТУ - техническое устройство, СПМТ - система промысловых, межпромысловых трубопроводов, ПНС - площадка насосной станции, УППН - участок предварительной подготовки нефти, ППиСН - пункт подготовки и сбора нефти, ФС - фонд скважин, ПР - парк резервуарный, ППКС -площадка промысловой компрессорной станции, УКПГ - участок комплексной подготовки газа.
Объекты по добыче, подготовке и транспортировке нефти и газа представляют собой опасные производственные объекты [1], олицетворяя собой сердцевину дерева. Обеспечение безопасной эксплуатации данных объектов осуществляется путем соблюдения требований промышленной безопасности, которая является основополагающей ветвью рассматриваемой системы.
У Л Ь Т
Отчуждение лесных земель Расчленение лесных массивов трассами коммуникаций - Нарушение поверхностного стока - Механическое разрушение почв _
Загрязнения почв и поверхностных вод
Увеличение источников огня Браконьерство Повышение сейсмической активности
Проектирование
Строительство
Эксплуатация
Реконструкция
Капитальный ремонт
Консервация
Ликвидация
Изготовление Монтаж Наладка Обслуживание Ремонт ТУ
Экспертиза ПБ
Состояние защищенности
ПОДХОД
ТЕХНОГЕННАЯ ДЕЯ
Т
ЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА
Рис. 1. Дерево взаимосвязей в рамках осуществления деятельности по добыче, подготовке и транспортировке нефти и газа [3]
Техногенная трансформация природной среды (левая ветвь дерева) - это результат деятельности человека по добыче, подготовке и транспортировке углеводородов. Эти ветви тесно переплетены между собой и могут выступать как причиной, так и следствием друг друга. Любая деятельность порождает результат. Результатом систематического несоблюдения требований промышленной безопасности является авария, последствия которой выступают катализатором техногенной трансформации природной среды.
Поэтому авария занимает вершину дерева. Стволом, несущим ветви в рассматриваемой системе, направленной на недопущение возникновения аварий, выступает обеспечение защищенности опасных производственных объектов.
Наибольшее количество опасных производственных объектов по добыче подготовке и транспортировке углеводородов сосредоточено на территории Западной Сибири. В этом регионе открыто около пятиста нефтяных, нефтегазоконденсатных и нефтегазовых месторождений, которые содержат в себе 73 % всех разведанных на данный момент запасов российской нефти [2].
Сцелью определения техногенной нагрузки на территорию Западной Сибири был проведен анализ наиболее значимых механизмов воздействия. К таким механизмам были отнесены: темпы добычи нефти и газа, а также сопутствующие этим механизмам процессы - аварийность и сейсмическая активность (механизмы представлены в таблице). Анализ динамики добычи нефти и газа на графике не отражался, ввиду недостаточного количества данных (таблица).
Наибольшая техногенная нагрузка приходится на территорию Западной Сибири на 2008 - 2013 гг. (рис. 2.). Так, в 2011 и 2012 годах были зафиксированы наибольшие темпы роста добычи нефти и газа, относительно предыдущего года (2010 и 2011 гг.). Самый высокий показатель аварийности по сравнению с предыдущим годом (2008 г.) зафиксирован в 2009 г. Показатель аварийности в 2012 году, по сравнению с базисным 2008 г., вырос более чем на 300 %, то есть почти в 4 раза. В 2012 г. на одном из месторождений Тюменской области в результате утечки газа произошел взрыв и возгорание нефтесодержащих буровых и бытовых отходов. Затем загорелись рядом стоящие здания ремонтно -механической мастерской и котельной. В результате пострадали 16 человек, 8 из них погибли. Данную аварию можно характеризовать как аварию с наибольшим количеством жертв, произошедших в России за последние 10 лет на объектах нефтегазодобычи [5].
Сейсмичность Западной Сибири в пределах границ Российской Федерации на сегодняшний день остается малоизученной. Ввиду редкости сильных сейсмических событий, а также из -за ограниченной возможности регистрации слабых землетрясений для этой территории ощущается недостаток данных о сейсмических событиях
Анализ динамики техногенной нагрузки на территорию Западной Сибири за период 2007 - 2017 гг. [4, 5, 6]
Год Нефть, млн т Газ, млрд м3 Аварии Землетрясения Темп роста (цепной/базисный),%
Нефть Газ Аварии Землетрясения
2007 - - 3 13 - - - -
2008 331,8 - 1 2 - - 33,3/ 33,3 15,4/ 15,4
2009 332,1 - 7 13 100,1/ 100,1 - 700,0/ 233,3 650,0/ 100,0
2010 318,3 587,0 2 1 95,8/ 95,9 - 28,6/ 66,7 7,7/ 7,7
2011 316,3 606,7 4 14 99,4/ 95,3 103,4/ 103,4 200,0/ 133,3 1400,0/ 107,7
2012 317,2 588,0 11 11 100,3/ 95,6 96,9/ 100,2 275,0/ 366,7 78,6/ 84,6
2013 316,4 597,6 9 20 99,7/95,4 101,6/ 101,8 81,8/ 300,0 181,8/ 153,8
2014 - - 3 13 - - 33,3/ 100,0 65,0/ 100,0
2015 - - 9 9 - - 300,0/ 300,0 69,2/ 69,2
2016 - - 3 11 - - 33,3/ 100,0 122,2/ 84,6
2017 - - - 3 - - - 27,7/ 23,1
Рис. 2. Темп роста (цепной) техногенной нагрузки на Западную Сибирь
за период 2007 - 2017 гг. [5,6]
По данным о землетрясениях, зарегистрированных Федеральным исследовательским центром «Единая геофизическая служба Российской академии наук» с 1995 по 2017 год [6] большая часть землетрясений, произошедших за отчетный период, было зафиксировано на территории Республики Алтай, здесь же происходили самые интенсивные землетрясения, а также землетрясения с наибольшей глубиной (рис. 3).
Возвращаясь к статистике за 2007 - 2017 гг: в 2011 году цепной темп роста землетрясений составил 1400 %, а в 2013 г. базисный темп роста достиг почти 154 %. Это значит, что по сравнению с 2010 г. в 2011 г. показатель вырос на 1400 %, то есть в 14 раз, а в 2013 г. количество землетрясений по сравнению с базисным 2008 г. увеличилось в 1,5 раза.
Рис. 3. Распределение землетрясений Западной Сибири по областям
за 1995-2017 гг. [6]
19 июня 2013 года в Кемеровской области произошло землетрясение магнитудой 5,3-5,6 баллов Эпицентр землетрясения располагался недалеко от Бачатского разреза, в 5 км от села Старобачаты и в 21 км от г. Белово. Землетрясение считается самым сильным на территории области за последние 100 лет. Кроме Кемеровской области, землетрясение ощущалось также в Новосибирской и Томской областях и в Алтайском крае. По словам очевидцев, в домах раскачивались люстры, двигалась мебель, сы-
палась штукатурка. После события появилась информация, о том,что землетрясение носило техногенный характер. Однако позже эту информацию опровергли. Главным аргументом в пользу природного происхождения землетрясения и последовавших за ним в течение двух суток 16-и афтер-шоков стало то, что они произошли на глубине приблизительно 4 тысячи метров [7].
Изредка землетрясения происходят и в Тюменской области, однако они имеют сугубо техногенный характер и происходят в местах добычи углеводородов. Магнитуда таких землетрясений составляет порядка 4 баллов. Кроме землетрясений, на месторождениях происходит оседание земной поверхности. Данные явления связаны с извлечением углеводородов, а также закачкой жидкости в пласт [8,9]. Так, по некоторым данным на Са-матлорском месторождении происходит опускание земной поверхности со скоростью порядка 0,7...1,3 мм /год, Мегионском - 0,8... 1,6 мм /год, Западно-Сургутском месторождении - около 0,7 мм/год. На Правдинском месторождении зафиксирован подъем земной поверхности со средней скоростью 2,2 мм/год [10].
Выводы. Анализ механизмов техногенного воздействия на территорию Западной Сибири выявил зависимость между следующими параметрами: добычей углеводородов, аварийностью, сейсмической активностью. Таким образом, на сегодняшний день вопрос техногенной нагрузки Западной Сибири является актуальным и практически значимым, так как именно на этой территории сосредоточены основные нефтегазодобывающие производства страны, представляющие собой комплекс сложных технических систем. Сегодня можно наблюдать землетрясения и опускания земной поверхности в районах, где это явление раньше считалось практически невозможным. И здесь возникает ряд вопросов. Например, сможет ли выдержать та или иная конструкция нагрузку, не предусмотренную проектной документацией? И нужно ли вести мониторинг сейсмической активности наподобного рода территориях? Подход к обеспечению безопасности объектов нефтегазодобывающих производств должен иметь комплексный характер, равнозначно рассматриваться с точки зрения экологии, строительства, промышленной безопасности, поскольку только многогранный взгляд на проблему позволит найти ее правильное, рациональное решение.
Список литературы
ШЬ: ИНр ://шшш. еог щения: 22.01.2018).
/сот ёос LAW 15234/(дата обра-98
2. Структура нефти Западной Сибири. Портал о нефти «^АюЬ^Электронный ресурс]. URL: https://neftok.ru/strany/neft-zapadnoj-sibiri.html (дата обращения 22.01.2018).
3. Солодовников А.В, Махнёва А.Н.К некоторым вопросам безопасности при осуществлении деятельности нефтегазодобывающих произ-водств//Нефть и газ Западной Сибири: материалы международной научно-технической конференции. Т. 1. Экология, промышленная безопасность. Тюмень: Из-во ТИУ, 2017. С. 302 - 304.
4. Эдер Л.В.Основные проблемы инновационного развития нефтегазовой отрасли в области добычи нефти и газа //Специализированный журнал «Бурение и нефть» [Электронный ресурс]. URL: http://burneft.ru /archive/issues/2014-04/3 (дата обращения: 22.01.2018).
5.НПО «ДИАР». Статистика аварий на объектах нефтегазодобычи за 2007-2016 гг. [Электронный ресурс]. URL:http://i-risk.ru (дата обращения: 22.01.2018).
6.Данные о землетрясениях, зарегистрированных Федеральным исследовательским центром «Единая геофизическая служба Российской академии наук» c 1995 по 2017 год // ФГБУН Федеральный исследовательский центр «Единая геофизическая служба Российской академии наук» [Электронный ресурсШ^:!^://www.ceme. gsras.ru/new/wf/(дата обращения: 22.01.2018).
7. Землетрясение в Кемеровской области (2013). Википедия - сводная энциклопедия [Электронный ресурс].URL: https:// ru.wikipedia. org/ wiki / Землетрясение_в_Кемеровской_области_ (2013) (дата обращения: 22.01.2018).
8. Grasso J.R. Mechanics of Seismic Instabilities induced by the Recovery of Hydrocarbons // Pure Appl. Geophys. 1992. V. 139. T. 507 - 534.
9. Nicholson C., Wesson R. L. Triggered earthquakes and deep well activities //Pure and Applied Geophysics. 1992. V. 3 - 4. T. 561 - 578.
10. Адушкин В.В., Турунтаев С.Б. Техногенная сейсмичность - индуцированная и триггерная. М.: ИДГ РАН, 2015. 364 с.
Солодовников Александр Владимирович, канд. техн. наук, доц., bashexpert@ gmail.com, Россия, Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет,
Махнёва Арина Николаевна, асп., arina [email protected], Россия, Тюмень, Тюменский индустриальный университет
ANALYZING THE DYNAMICS OF INFLUENCING TECHNOGENIC LOADS UPON TERRITORY OF WESTERN SIBERIA
A.V. Solodovnikov, A.N. Makhneva
The article considers the mechanisms of interconnection in the system «production facility - natural environment».The analysis of a dynamo of technogenic load of the territory of Western Siberia for 2007-2017 year is provided. The dependence between parameters is
established: oil and gas production, accident rate, seismic activity. The most significant events related to the increase of man-caused load are described.
Key words: technogenic load, oil and gas production, accidents, seismic activity.
Solodovnikov Alexander Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Docent, [email protected], Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University,
Makhneva Arina Nikolaevna, Postgraduate Student, arina makhneva@ mail.ru, Russia, Tyumen, Industrial University of Tyumen
Reference
1. Federal'nyj zakon «O promyshlennoj bezopasnosti opasnyh proizvodstvennyh ob"ektov ot 21.07.1997 № 116-FZ (red. ot 07.03.2017) / Konsul'tant Plyus.ZAO «Konsul'tant Plyus»[EHlektronnyj resurs] URL:http://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_ 15234/ (data obra-shcheniya 22.01.2018).
2. Struktura nefti Zapadnoj Sibiri. Portal o nefti «Neftok»[EHlektronnyj resurs] URL: https://neftok.ru/strany/neft-zapadnoj-sibiri.html (data obrashcheniya 22.01.2018).
3. Solodovnikov A.V, Mahnyova A.N.K nekotorym voprosam bez-opasnosti pri osushchestvlenii deyatel'nosti neftegazodobyvayushchih proizvodstv//Neft' i gaz Zapadnoj Sibiri. Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii. T. 1. EHkologiya, promyshlennaya bezopasnost'. Tyumen': Iz-vo TIU, 2017. S. 302-304.
4. EHder L.V.Osnovnye problemy innovacionnogo razvitiya nefte-gazovoj otrasli v oblasti dobychi nefti i gaza //Specializirovannyj zhurnal «Burenie i neft'» [EHlektronnyj resurs]. URL: http://burneft.ru /archive/issues/2014-04/3 (data obrashcheniya 22.01.2018).
5.NPO «DIAR». Statistika avarij na ob"ektah neftegazodobychi za 2007-2016 gg. [EHlektronnyj resurs].URL:http://i-risk.ru (data obrashcheniya 22.01.2018).
6.Dannye o zemletryaseniyah, zaregistrirovannyh Federal'nym issledovatel'skim centrom «Edinaya geofizicheskaya sluzhba Rossijskoj akademii nauk» c 1995 po 2017 god // FGBUN Federal'nyj issledovatel'skij centr «Edinaya geofizicheskaya sluzhba Rossijskoj akademii nauk»[EHlektronnyj resurs].URL:http//www.ceme.gsras.ru/new/wl/(data obrashcheniya 22.01.2018).
7. Zemletryasenie v Kemerovskoj oblasti (2013). Vikipediya - svodnaya ehnciklopediya [EHlektronnyj resurs].URL: https:// ru.wikipedia. org/ wiki/ Zemletryasenie _v_Kemerovskoj_oblasti_ (2013) (data obrashcheniya 22.01.2018).
8. Grasso J.R. Mechanics of Seismic Instabilities induced by the Recov-ery of Hydrocarbons // Pure Appl. Geophys, 1992. V. 139. T. 507-534.
9. Nicholson C., Wesson R. L. Triggered earthquakes and deep well ac-tivities //Pure and Applied Geophysics, 1992. V. 3-4. T. 561-578.
10. Adushkin V.V., Turuntaev S.B. Tekhnogennaya sejsmichnost' - inducirovannaya i triggernaya. M.: IDG RAN, 2015. 364 s.
