CC BY
43
УДК 502/504 В.В. Арзамасцева
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПОДЗЕМНОМ ХРАНЕНИИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ ШАХТНОГО ТИПА НА СЕВЕРЕ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
Семинар № 11
Научно-технический прогресс -основа концепции ускорения социально-экономического развития общества. Неизбежным следствием научно-технического прогресса является не только улучшение качества жизни человека, защищенность его от многих природных факторов, но и резко возрастающие антропогенные нагрузки на объекты окружающей среды и, в первую очередь, на ее наиболее уязвимый компонент — биосферу.
Характерным примером отрицательного антропогенного воздействия на природную среду результатов хозяйственной деятельности в нашей стране может служить нефтегазодобывающая промышленность. Известно, что сформировавшемуся в последнее время нефтегазовому комплексу отводится ведущая роль в топливно-энергетическом балансе страны. При нынешних темпах развития производительных сил и освоения углеводородных ресурсов вопросы охраны окружающей среды приобретают особую остроту и социальную значимость. В силу специфических особенностей ведения горных работ нефтегазодобывающая отрасль относится к числу отраслей-загрязнителей природной среды. Как показывает практика, геохимический техногенез свойственен всем
этапам освоения месторождений углеводородов — от бурения до введения в эксплуатацию, а также на протяжении всего периода эксплуатации.
При освоении газоконденсатных и нефтяных месторождений, расположенных в регионах распространения многолетнемерзлых пород, возникает потребность создания резервуарных парков для хранения жидкого топлива, продуктов добычи и переработки. Так, на севере Тюменской области на Бованенковском, Харасавэйском и Ямбургском месторождениях предполагается хранение стабильного конденсата, а на Ново-Портовском месторождении - нефти, что связано со строительством резервуарных парков большого объема.
Разрабатываемые и осваиваемые газовые месторождения Севера Тюменской области расположены в пределах Ямало-Ненецкого автономного округа, значительная часть которого, находится за полярным кругом. В ландшафтном отношении район представляет собой тундру и лесотундру.
Климат региона характеризуется продолжительной суровой зимой и коротким прохладным летом. Среднегодовая температура воздуха от -3+- -4 °С на юге (г. Ноябрьск) до -8 ^ -10°С на севере (пос. Ямбург), что обусловливает существование многолетнемерзлых пород (ММП).
В настоящий момент существуют два вида хранения жидких углеводородов, это традиционно применяемые наземные хранилища и разработанные ООО «Подземгазпром» подземные хранилища (ПХ) шахтного типа.
Подземные хранилища имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с наземными резервуарами, поэтому в мировой практике, при наличии благоприятных геологических условий, предпочтение отдается подземному способу хранения.
В нашей стране накоплен многолетний опыт строительства и эксплуатации подземных хранилищ в многолетнемерзлых породах.
На Северо-востоке России более 20 лет успешно эксплуатировались шахтные резервуары суммарным объемом более 200 тыс. м3, предназначенные для хранения дизтоплива, завозимого танкерами в навигационный период на Шмидтовскую нефтебазу и Полярнинский горно-обогатительный комбинат.
Имеющийся опыт показал, что шахтные резервуары пожаробезопасны вследствие недостатка кислорода в парофазном пространстве.
Высокий потенциал использования подземных хранилищ (ПХ) для хранения стабильного конденсата, нефти и нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов определяется экономическими и экологическими преимуществами по сравнению с другими способами хранения. Уменьшается площадь отводимых земельных участков, сокращаются потери нефтепродуктов, сохраняются товарные качества продукта, допустимые сроки хранения углеводородов в подземных резервуарах больше, чем в наземных, не нарушается поверхностный покров тундры, исключаются проблемы коррозии и периодической зачистки ре-
зервуаров, резко снижается пожароопасность и повышается безопасность обслуживающего персонала и населения (табл. 1, 2, 3) [1].
До 50 % потерь углеводородов происходит за счет испарения их из наземных резервуаров хранения ввиду негерметичности последних.
ООО «Подземгазпром» были выполнены расчеты выбросов паров загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от подземного и наземного резервуаров, для нефти и стабильного конденсата [2].
Сравнительный анализ полученных данных показал, что при хранении 25 тыс. м3 стабильного конденсата в подземном хранилище годовое количество выбросов паров в 5 раз меньше, чем при хранении стабильного конденсата того же объема в наземном резервуаре.
Сравнение максимальных и валовых выбросов паров стабильного конденсата приведены в табл. 4.
Проведенный расчет выбросов по индивидуальным компонентам (ароматическим углеводородам) нефти, поступающих в атмосферу из резервуаров равного объема (V = 20000 м3) показал, что количество выбросов при хранении в подземном хранилище в 4 раза ниже, чем при хранении в наземном резервуаре (табл. 5).
По программе, УПРЗА ЭКОЛОГ, версия 2.55 Copyright © 1990-2000 ФИРМА «ИНТЕГРАЛ», был выполнен расчет площади рассеивания вредных веществ в атмосферу при хранении жидких углеводородов в наземном и подземном резервуарах (рис. 1).
При выбросе паров из подземного резервуара концентрация загрязняющих веществ равная 1 ПДК достигается на расстоянии 367 м от источника выброса, а при выбросе из наземного резервуара того же объема на расстоянии 1167 м.
Таблица 1
Показатели надежности резервуаров
Подземные резервуары Наземные резервуары
• Срок службы 50 лет • Первый визуальный контроль выработки-емкости через 10 лет • Последующий периодический контроль - через каждые 5 лет эксплуатации. • Срок службы - до 15-20 лет • Первый отказ - через 3-8 лет. • Текущий и капитальный ремонты в течение срока службы проводятся в среднем в 3 раза чаще по сравнению с подземными резервуарами.
Таблица 2
Площади, занимаемые хранилищами нефтепродуктов
Вместимость Площади отчуждаемых земель, га
хранилища, тыс. м Наземные резервуары Подземные резервуары
50 30 20
Таблица 3
Потери автобензинов в резервуарах различные типов при хранении в течение года
Тип Потери, кг/т
Типы хранилищ Зима Лето
Наземные резервуары 2,6 3,0
Подземные резервуары.
Выдача в трубопровод:
• через буферные резервуары 0,52 0,82
• без буферных резервуаров 0,02 0,02
Таблица 4
Выбросы паров стабильного конденсата из резервуаров
Параметр Тип резервуара
Наземный Подземный
Интервал температуры жидкости при хранении, (°С) -26°- +25° 1 сл О І 5 О
Максимальные выбросы паров СК, М (г/с) 26,29 1,992
Годовые выбросы паров СК, в (т/год) 40,88 6,298
Объем резервуара, Ур (м3) 25000 25000
Таблица 5
Выбросы паров нефти из резервуаров
Определяемый параметр Тип резервуара Индивидуальные компоненты (углеводороды ароматические)
бензол толуол
Максимальные выбросы наземный 12,015 3,309
паров жидкости М (г/с) подземный 4,54 1,175
(а) (б)
Результаты расчета рассеивания углеводородов С6 -С10 для подземных (а) и наземных (б) хранилищ. Концентрация в долях ПДК-
Сетка 200x200 м
Эксплуатационная надежность и экологическая безопасность ПХ обеспечивается: прочностью и устойчивостью выработок-емкостей; их герметичностью - изолированностью от грунтовых и поверхностных вод и от атмосферного воздуха; постоянством термобарических условий в резервуаре; сейсмической устойчивостью; минимальным риском при нештатных ситуациях. Поэтому, при хранении углеводородов в резервуарах шахтного типа, в многолетне мерзлых породах Севера Тюменской области, снижаются деградационные воздействия на окружающую среду.
Для обеспечения экологической безопасности при строительстве и эксплуатации подземных хранилищ жидких углеводородов на Севере Тюменской области было рассмотрено воздействие подземных хранилищ шахтного типа на отдельные среды природного комплекса; на атмосферу, водную среду, геологическую составляющую, почвенный комплекс и объекты флоры и фауны.
ООО «Подземгазпром» были разработаны инженерно-технические природоохранные мероприятия, обеспечивающие экологическую безопасность подземного хранения жидких углеводородов на Севере Тюменской области.
Основными инженерно-техническими мероприятиями по снижению техногенного воздействия на геологическую среду являются: формирование устойчивых горных выработок, объемно-планировочные решения, включающие в себя площадное и глубинное расположение выработок -емкостей, поддержание температурного режима в процессе строительства и эксплуатации, создание теплоизоляционных и гидроизоляционных экранов и перемычек.
Комплекс почвоохранных мероприятий включает, ведение процесса строительства в зимний период, захоронение или утилизацию мерзлого грунта, извлекаемого в процессе строительства (например, использование песка для строительства дорог),
рациональное размещение наземных сооружений и коммуникаций, рекультивацию земель, нарушенных в процессе строительства.
Мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу включают: герметизацию подземных выработок-емкостей, установку дыхательных клапанов на вентиляционных скважинах, контроль за параметрами хранения жидких углеводородов, применение депрессорных присадок для транспортировки продукта, что уменьшает содержание вводимых летучих фракций (1 %) по сравнению с разбавлением нефти стабильным конденсатом (15-20 %), автоматическое или дистанционное управление запорной арматурой и насосными агрегатами.
Мероприятия по предотвращению и снижению техногенного воздействия на водную среду включают: многоразовое использование воды при создании ледяной облицовки, сбор в летний период сточных вод, образующихся в процессе производственной деятельности и хозяйственнобытового функционирования, контроль за качеством воды, удаляемой из подземного резервуара, вывоз промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод на действующие КОС.
Для охраны растительного и животного мира на Севере Тюменской области предусматривается проведение максимального объема строи-
1. Полуостров Ямал (инженерногеологический очерк), под ред. В.Т. Тро- : фимова. - Издательство Московского Уни- I верситета, 1975 г. ;
— Коротко об авторах----------------------
Арзамасцева В.В. - ООО «Продземгазпром».
тельных работ в зимний период, первоочередное строительство сети автодорог, ограждение площадок и сооружений, исключение выполнения строительно-монтажных работ в период весеннего гнездования; рекультивация участков краткосрочной аренды с нарушениями почвеннорастительного покрова; максимальное сокращение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, опасных для растительности и животного мира; сохранение естественных мест гнездования птиц, путей миграции диких животных; проведение противопожарных мероприятий; запрещение сброса загрязняющих веществ в водоемы; хранение нефтепродуктов в герметичных емкостях; освещение площадок и сооружений; устройство ограждения площадок.
Предлагаемые инженерно-технические мероприятия обеспечивающие экологическую безопасность при строительстве и эксплуатации подземных резервуаров шахтного типа на Севере Тюменской области позволяют минимизировать техногенное воздействие на окружающую среду. При условии соблюдения природоохранных мероприятий и качественной рекультивации остаточного воздействия строительных работ, деградация окружающей среды незначительна и происходит вследствие нерегламен-тированных действий и аварийных ситуаций.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. “Методические указания по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров” (Разработан Казанским управлением «Оргнефтехимзаводы», г.Казань).
