Экологические проблемы нефтедобывающей промышленности

Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 25 страниц
В избранное:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГУ Управление образования АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ
ГККП Талдыкорганский агротехнический колледж

Курсовая работа
на тему: Экологические проблемы нефтедобывающей промышленности

Выполнил (а): __________________

Преподаватель:_________________

Талдыкорган 2019 год

Экологические проблемы нефтедобывающей промышленности
Содержание
Введение. ___________________________________ _____________________ 3
1 Характеристика технологического процесса добычи нефти. _____________ 5
2 Источники загрязнения окружающей среды при добычи нефти.__________8
2.1 Выбросы основных технологических процессов. ____________________ 10
2.2 Сточные воды при бурении, добыче, транспорте и хранении нефти и газа. ___________________________________ _____________________________ 14
2.3 Загрязнение почвы нефтью.____________________________ __________17
3 Методы определения основных загрязняющих веществ образующихся в технологическом процессе. ___________________________________ ______19
Заключение. ___________________________________ __________________ 24
Список использованных источников.________________________ ________ 25

Введение
В последнее время очевидным становится факт того, что неконтролируемое загрязнение природной среды ведет к экологическому кризису и ухудшению качества жизни населения. Примером неконтролируемого загрязнения природной среды могут быть открытые поверхности испарения, вредные вещества от которых непосредственно поступают в атмосферу.
Ввиду многообразия подобных источников загрязнения атмосферы и технических трудностей, связанных с их контролем, в настоящее время актуальной является проблема контроля, учета и нормирования выбросов от соответствующих источников и разработка или совершенствование методологии по контролю загрязнения природной среды.
Важность экологических проблем и природоохранной деятельности в современном мире постоянно возрастает, опасные для человека и природных экосистем вещества поступают в окружающую среду и накапливаются в её различных элементах. Загрязнение природной среды увеличивается вследствие широкого внедрения энергоёмких и химических технологий, производства новых химических продуктов, роста объемов международной торговли химическими веществами и технологиями, недостаточного экологического контроля во всех областях человеческой деятельности.
Характерным примером отрицательного антропогенного воздействия на природную среду результатов хозяйственной деятельности в нашей стране может служить нефтедобывающая промышленность. Известно, что сформировавшемуся в последнее время нефтяному комплексу отводится ведущая роль в топливно-энергетическом балансе страны. При нынешних темпах развития производительных сил и освоении углеводородных ресурсов вопросы охраны окружающей среды приобретают особую остроту и социальную значимость.
Отставание в разработке научных и инженерных основ экологически безопасного ведения работ, отвечающих требованиям прогрессивной экологически чистой малоотходной ресурсо- и природосберегающей технологии нефтедобычи, является основной причиной создания напряженной экологической обстановки в районах разработки и эксплуатации месторождений нефти.
Актуальность темы. Нефтедобывающая промышленность является ключевой сырьевой отраслью, играющей особо важную роль в российской экономике; на ее долю приходится значительная часть поступлений в государственный бюджет и российского экспорта. Однако, производственная деятельность по добыче нефти оказывает значительное экологическое воздействие на окружающую природную среду и является постоянным источником техногенной опасности.
Современный тип развития нефтедобывающего комплекса в России можно определить как антиустойчивый, техногенный, природоемкии, основанный на использовании средств производства и технологий, созданных без учета экологических ограничений. Необходимость комплексной трансформации существующего типа развития в устойчивый предполагает введение жестких экологических рамок для любого сценария экономического развития нефтедобывающего комплекса РФ.
Целью данной работы является оценка экологических проблем нефтедобывающей промышленности Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- дать характеристику технологического процесса нефтедобывающей промышленности;
- выявить приоритетные источники загрязнения окружающей среды при добыче нефти;
- рассмотреть методы определения основных загрязняющих веществ образующихся при добыче нефти.

1 Характеристика технологического процесса добычи нефти
Бурение- это процесс сооружения скважины путем разрушения горной породы.
Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше длины.
Они подразделяются:
опорные,
параметрические,
структурные,
поисковые,
разведочные,
эксплуатационные
специальные.
Способы бурения: механическим, термическим, физико-химическим электроискровым и другими способами разрушения породы. Промышленное применение только механическим.
Механическое разрушение породы осуществляется с использованием мускульной силы человека (ручное бурение) или двигателя (механическое бурение).
Механическое бурение осуществляется ударным, вращательным и ударно-вращательным способами.
Добыча нефти заключается в нахождении мест ее накопления, проникании (иногда на очень большую глубину) через толщу горных пород, образующих и покрывающих купол, к нефтяному пласту и извлечении топлива из паста. Поэтому работа на нефтепромысле, который заранее найден и изучен геологами, подразделяется на два этапа: бурение скважин и эксплуатация скважин.
Бурение скважин
Скважиной называют колодец круглого сечения, пробуриваемый в земле. Верх скважины называется устьем, а дно, в котором буровой инструмент разрушает породу, - забоем. Глубина скважин иногда достигает 4000-6000 м и более.
Раньше при прохождении скважины породу долбили специальным долотом, закрепленным на длинной штанге. Такой метод назывался ударным бурением. Затем перешли к методу вращательного бурения, по которому разрушение породы производится бурильным инструментов, прикрепленным к вращающейся, периодически наращиваемой бурильной тубе. Непрерывный поток воды со взмученной в ней глиной (глинистый раствор) промывает скважину, вынося из нее раздробленную породу, охлаждая инструмент, закрепляя стенки скважины и создавая в скважине гидравлический затвор, препятствующий выбросам нефти.
Эксплуатация скважин
Способ добычи нефти зависит от того, находятся ли они в пласте под давлением или нет. В первом случае, как только скважина пройдет через непроницаемый, сдерживавший слой, нефть вырывается по ней на поверхность - такой метод ее добычи называется фонтанным. Над устьем скважины ставят специальную запорную арматуру, через которую нефть отводят по трубам в специальные приемные устройства. Под пластовым давлением нефть можно перемещать на значительные расстояния, что повышает экономичность данного метода добычи. По мере эксплуатации скважины давление в пласте падает, его удается искусственно поддерживать, например, закачивая в пласт (по его контуру) вод через исчерпанные скважины.
Во втором случае, когда давление в пласте отсутствует, осуществляют подъем нефти при помощи газа (или воздуха) или откачиванием ее глубинными насосами. По первому способу сжатый газ, подаваемый в пласт, соприкасается с нефтью) и вспенивает ее. Легкая газо-нефтяная пена по подъемной трубе поступает в газоотделитель, а из него нефть поступает в хранилище, откуда расходуются по назначению.
Описанными способами удается извлечь из пласта далеко не всю находящуюся в нем нефть. В зависимости от способа добычи отдача нефти составляет 40 %, редко - до 60 % ее запасов в пласте. Увеличить отдачу нефти удается только специальными приемами [1].
Поступающая из нефтяных и газовых скважин продукция не представляет собой соответственно чистые нефть и газ. Из скважин вместе с нефтью поступают пластовая вода, попутный (нефтяной) газ, твердые частицы механических примесей (горных пород, затвердевшего цемента).
Пластовая вода -- это сильно минерализованная среда с содержанием солей до 300 гл. Содержание пластовой воды в нефти может достигать 80%. Минеральная вода вызывает повышенное коррозионное разрушение труб, резервуаров; твердые частицы, поступающие с потоком нефти из скважины, вызывают износ трубопроводов и оборудования. Попутный (нефтяной) газ используется как сырье и топливо.
Технически и экономически целесообразно нефть перед подачей в магистральный нефтепровод подвергать специальной подготовке с целью ее обессоливания, обезвоживания, дегазации, удаления твердых частиц.
На нефтяных промыслах чаще всего используют централизованную схему сбора и подготовки нефти (рис.1.1). Сбор продукции производят от группы скважин на автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ). От каждой скважины по индивидуальному трубопроводу на АГЗУ поступает нефть вместе с газом и пластовой водой. На АГЗУ производят учет точного количества поступающей от каждой скважины нефти, а также первичную сепарацию для частичного отделения пластовой воды, нефтяного газа и механических примесей с направлением отделенного газа по газопроводу на ГПЗ (газоперерабатывающий завод). Частично обезвоженная и частично дегазированная нефть поступает по сборному коллектору на центральный пункт сбора (ЦПС). Обычно на одном нефтяном месторождении устраивают один ЦПС. Но в ряде случаев один ЦПС устраивают на несколько месторождений с размещением его на более крупном месторождении. В этом случае на отдельных месторождениях могут сооружаться комплексные сборные пункты (КСП), где частично производится обработка нефти. На ЦПС сосредоточены установки по подготовке нефти и воды. На установке по подготовке нефти осуществляют в комплексе все технологические операции по ее подготовке. Комплект этого оборудования называется УКПН -- установка по комплексной подготовке нефти.

Рис. 1.1. Схема сбора и подготовки продукции скважин на нефтяном промысле:
1 -- нефтяная скважина; 2 -- автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ); 3 -- дожимная насосная станция (ДНС); 4 -- установка очистки пластовой воды; 5 -- установка подготовки нефти; 6 -- газокомпрессорная станция; 7 -- центральный пункт сбора нефти, газа и воды; 8 -- резервуарный парк
Обезвоженная, обессоленная и дегазированная нефть после завершения окончательного контроля поступает в резервуары товарной нефти и затем на головную насосную станцию магистрального нефтепровода [2].
Для повышения эффективности нефтедобычи применяют различные химические реагенты, полученные на базе углеводородов нефти и газа (углеводородные растворители, поверхностно-активные вещества, полимерные реагенты и т. д.), а также отходы нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Утилизация побочных продуктов и отходов нефтепереработки и нефтехимии, с одной стороны, позволяет в значительной степени решить экологические проблемы эти производств, а с другой - широкое применение органических реагентов для нефтяной и газовой промышленности усложняет в этих отраслях решение задач по охране окружающей среды.
Используемые химические реагенты разнообразны по химической природе, физико-химическим свойствам, функциональному назначению. Некоторые применяемые реагенты не опасны для объектов природной среды. Так, многие полимерные реагенты, используемые в бурении, нетоксичны из-за высокой молекулярной массы, которая лишает их возможности разрушать живую пленку. Бактерициды, как правило, высокотоксичны. Опасность для окружающей среды представляют применяемые для обработки буровых растворов нефтепродукты, синтетические жирные кислоты и спирты, серо- и фосфорорганические соединения и др. Особого внимания с точки зрения охраны окружающей среды заслуживают поверхностно- - активные вещества, при производстве и применении которых возможно значительное загрязнение водных ресурсов [1].

2 Источники загрязнения окружающей среды при добычи нефти
Воздействие нефтяной промышленности на основные компоненты окружающей среды (воздух, воду, почву, растительный, животный мир и человека) обусловлено токсичностью природных углеводородов, большим разнообразием химических веществ, используемых в технологических процессах, а также все возрастающим объемом добычи нефти, ее подготовки, транспортировки, хранения, переработки и широкого разнообразного использования.
Все технологические процессы в нефтяной промышленности (разведка, бурение, добыча, сбор, транспорт, хранение и переработка нефти) при соответствующих условиях могут нарушить естественную экологическую обстановку.
Нефть, углеводороды нефти, нефтяной и буровой шламы, сточные воды, содержащие различные химические соединения в больших количествах проникнут в водоемы и другие экологические объекты:
при бурении и аварийном фонтанировании разведочных нефтяных скважин;
при аварии транспортных средств;
при разрывах нефте- и продуктопроводов;
при нарушении герметичности колонн в скважинах и технологического оборудования;
при сбросе неочищенных промысловых сточных вод в поверхностные водоемы.
Для некоторых районов характерны естественные выходы нефти на поверхность земли. Один из береговых пунктов в Южной Калифорнии, например, был назван по этому признаку Нефтяным мысом. Такие выходы обычны в Карибском море, Мексиканском и Персидском заливах. В нашей стране он наблюдаются для ряда месторождений республики Коми (г. Ухта) и др. Нередко эти выходы продолжаются на поверхности морей и океанов или на донных или береговых участках рек.
Фонтаны, возникающие в процессе добычи нефти и газа, делят на нефтяные и газовые. При этом за нефтяные принимают фонтаны с большим дебитом (суточная производительность) нефти (1500-2000 тсут и более) и меньшим количеством газа (750 тыс. м3сут); газонефтяные - с содержанием газа более 50 %, газовые - с 90-100 % газа. Во всех случая огромный экологически вред и опасность фонтанов для основных объектов природной среды (атмосферы, водоемов, почвы, недр и т. д.) очевидны.
Отрицательные последствия каждого из фонтанов в одних и тех же условия неодинаковы. Фонтан в штате Риверс залил нефтью поверхность земли площадью около 607 тыс. м2. В пределах аварийного участка земли были выделены четыре зоны с разной степенью загрязнения: глубина проникновения нефти в сильно загрязненной зоне достигла 90 см.
Все возрастающее потребление нефти и нефтепродуктов в мире обусловило в последние годы значительный рост танкерного флота. В последние годы наметилась тенденция к резкому увеличению вместимости нефтеналивных судов. Эксплуатация супертанкеров выгодна экономически, но создает большую потенциальную опасность для загрязнения окружающей среды, т.к. при аварии в воду выливаются десятки и сотни тысяч тонн нефти. Очень часто нефтепродукты выбрасываются за борт судов со сточной водой, которая используется в качестве балласта или для промывки танков. Загрязнение морей при использовании танкеров происходи во время загрузки и разгрузки нефти на конечных пунктах, за счет переливов при загрузке, при аварийном столкновении и посадке судов на мель. Вся поверхность Мирового океана покрыта в настоящее время нефтяной пленкой толщиной 0,1 мкм.
Большую опасность для окружающей среды представляют и трубопроводы.
Строительство трубопроводов, особенно в северных районах, оказывает влияние на микроклимат тундры и лесотудры. Проходка траншей локально изменяет режим питания растительного покрова влагой, нарушает теплофизическое равновесие, растопляет вечномерзлые грунты, приводит к гибели чувствительный к механическому воздействию растительный покров тундры.
При эксплуатации трубопроводов утечки нефти, газа, конденсата, сточной воды, метанола и других загрязняющих веществ на участках трубопроводов, расположенных под судоходными трассами морей и рек, наиболее подверженных механическим повреждениям, нередко остаются незамеченными в течение длительного времени и наносят большой ущерб всем экологически значимым объектам окружающей среды. Подсчитано, что в среднем при одном порыве нефтепровода выбрасывается 2 т нефти, приводящей в непригодность 1000 м2 земли.
В процессе бурения и добычи непрерывное загрязнение окружающей природной среды вызвано утечками углеводородов через неплотности во фланцевых соединениях (сальниках, задвижках), разрывами трубопроводов, разливами нефти при опорожнении сепараторов и отстойников.
Основная часть нефти и сточных вод на территории промысла накапливается и поступает в водоемы из устья скважин и прискважинных площадок. Разлив нефти в этих случаях возможен через неплотности в сальниках; при ремонтных работах и освоении скважин; из переполненных мерников; при очистке мерников и трапов грязи и палафита; разлив нефти происходит при спуске сточной воды из резервуаров; при переливе нефти через верх резервуара и др.
Наиболее типичные утечки нефти из резервуаров обусловлены кoрpoзиeй их днища, под действием воды. Постоянный автоматический контроль содержимого в резервуаре позволяет своевременно обнаруживать даже небольшие утечки нефти и нефтепродуктов и устранять их. Большинство хранилищ не исключают испарения нефти, газа, конденсата.
Характерными остаются разливы нефти в результате аварий на нeфтeгaзocбoрныx коллекторах и технологических установках, ликвидация которых нередко затягивается и выполняется некачественно.
Наиболее тяжелым и опасным по последствиям является загрязнение подземных и наземных пресных вод и почвы. К основным их загрязняющим веществам относятся нефть, буровой и нефтяной шламы, сточные воды.
Образующийся при бурении скважин буровой шлам может содержать до 7,5 % нефти и до 15 % органических химических реагентов, применяемых в буровых растворах.
В относительно большом объеме нефтяной шлам накапливается при подготовке нефти. В этом случае шламы могут содержать до 80-85 % нефти, до 50 % механических примесей, до 67 % минеральных солей и 4 % поверхностно-активных веществ.
Основное же загрязнение природной среды при бурении и эксплуатации скважин дают буровые и промысловые сточные воды. Объем их во всех развитых нефтедобывающих странах мира быстро растет и намного превышает объем добываемой нефти. Из-за отсутствия системы канализации промысловые стоки сбрасывают в близлежащие водоемы или болота, значительно загрязняя их и грунтовые воды.
2.1 Выбросы основных технологических процессов
Основными источниками выбросов в атмосферу являются:
- скважины, технологические установки, резервуары нефти;
- факельное сжигание, выпуск и продувка газа, выжигание разлитой нефти;
- работа двигателей внутреннего сгорания;
- пыль, поднимаемая летом транспортными средствами;
- утечки газа и испарение легких углеводородов.
К наиболее распространенным загрязняющим веществам атмосферного воздуха при добыче, подготовке, транспортировке и переработке нефти и газа, а также при их сжигании относятся углеводороды, сероводород, оксиды хота и серы, механические взвеси.
Сернистый газ, углеводороды, сероводород - основные загрязняющие вещества при разработке нефтяных месторождений, содержащих сероводород. К выбросам их при добыче нефти приводят следующие случаи: аварийное фонтанирование, опробование и испытание скважин, испарение из мерников и резервуаров, разрывы трубопроводов, очистка технологически емкостей. Кроме того, выделение загрязняющих веществ происходит на установках комплексной подготовки нефти (при обезвоживании, обессоливании, стабилизации, деэмульсации нефти), на очистных сооружениях (с открытых поверхностей песколовок, нефтеловушек, прудов дополнительного отстаивания, фильтров, аэротенков). Значительное количество углеводородов выделяется в атмосферу в результате негерметичности оборудования и арматуры.
Главная проблема - низкий уровень утилизации попутного нефтяного газа (для месторождений Западной Сибири этот показатель, в среднем, не превышает 80 %). Сжигание больших объемов попутного нефтяного газа по-прежнему является основным источником загрязнения окружающей среды в районах нефтедобычи.
Поступающие в окружающую среду продукты сгорания попутного нефтяного газа представляют собой потенциальную угрозу нормальному функционированию человеческого организма на физиологическом уровне.
Соотношение составляющих выбросы веществ зависит от состава добываемой нефти. Основу технологической классификации нефтей составляет содержание серы: класс I - малосернистые нефти, включающие до 0,5 % S; класс II - сернистые нефти с 0,5-2 % S; класс III - высокосернистые нефти, содержащие свыше 2 % S. Около 13 всей добываемой в мире нефти содержит свыше 1% S. Следовательно, примерно каждый третий факел в мире является источником загрязнения окружающей среды диоксидом серы, сероводородом, меркаптанами.
В состав выбросов факельного хозяйства входят:
- метан СН4;
- этан С2Н6;
- пропан С3Н8;
- бутан С4Н10;
- пентан С5Н12;
- гексан С6Н14;
- гептан С7Н16;
- оксиды азота NOx;
- диоксид углерода СО2;
- диоксид серы SО2, сероводород Н2S (иили меркаптаны) [4].
При добыче нефти, богатой ароматическими углеводородами, в выбросах факельного хозяйства содержится большое количество бензола, толуола, ксилола, фенола.
Если нефть содержит большое количество ароматических углеводородов - то и при работе факельной установки ароматические углеводороды будут входить в состав выбросов.
Нефтяной бензол относится к числу токсичных продуктов 2-го класса опасности. Пары бензола при высоких концентрациях действуют наркотически, вредно влияют на нервную систему, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки глаз.
Предельно допустимая концентрация паров бензола в воздухе рабочей зоны составляет 155 мгм3 (максимальнаясреднесменная). Бензол обладает резорбтивным действием, проникает в организм через неповрежденную кожу. Аллергенными и кумулятивными свойствами не обладает [8].
Ксилол (диметилбензол) относится к третьему классу опасности, его пары при высоких концентрациях отрицательно воздействуют на нервную систему, кожные покровы и слизистые оболочки человека.
Нефтяной толуол (метилбензол) также относится к числу токсичных продуктов третьего класса опасности. Пары толуола при высоких концентрациях действуют наркотически, вредно влияют на нервную систему, оказывают раздражающее действие на кожу и слизистую оболочку глаз. Предельно допустимая концентрация паров толуола в воздухе рабочей зоны составляет 50 мгм3 [9].
Фенол по степени воздействия на организм относится к высокоопасным веществам.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны - 0,3 мгм3. При превышении ПДК возможны отравление, раздражение слизистых оболочек и ожог кожи. При хроническом отравлении возникает раздражение дыхательных путей, расстройство пищеварения, тошнота, слабость, кожный зуд, конъюнктивит. Фенол кумулятивными свойствами не обладает .
К тяжелым металлам, присутствующим в выбросах факельных установок, относятся никель и ванадий.
Вдыхание пыли, содержащей ванадий, даже в небольших количествах приводит к раздражению и хрипам в легких, кашлю, болям в груди, насморку и першению в горле. Иногда наблюдается удушье, зеленоватый налет на языке и побледнение кожных покровов. Правда, эти признаки исчезают уже вскоре после прекращения вдыхания загрязненного воздуха Вредные вещества, попадая в атмосферу, подвергаются физико-химическим превращениям, рассеиваются или вымываются из атмосферы. Степень загрязнения атмосферы зависит от того, будут ли эти вещества переноситься на большие расстояния от источника или скапливаться в районе их выброса.
Источниками оксидов углерода, азота и серы, сажи являются факельные системы, на которые подаются вредные газопарообразные вещества для сжигания из технологических установок, коммуникаций и предохранительных устройств при невозможности их использования в качестве топлива в котельных установках.
Производственные объекты транспорта и хранения нефти, нефтепродуктов, природного газа вносят значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Основная часть загрязняющих веществ поступает в атмосферу из резервуаров и технологических аппаратов при сливоналивных операциях. Значительно загрязнение атмосферы и при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах. В качестве загрязняющих веществ выступают сложные смеси большого количества индивидуальных углеводородов.
При хранении легкоиспаряющихся жидкостей в peзepвyaрax различают два вида потерь: от так называемых малых и больших дыханий. Эти выбросы дополняются потерями от обратного выдоха и от вентиляции газового пространства резервуаров.
Потери от малых дыханий возникнут при неподвижном хранении жидких углеводородов. Обусловлены они суточным изменением температуры или барометрического давления.
В дневное время при нагреве резервуара и верхнего слоя нефтепродуктов количество паров и давление в герметичной емкости увеличиваются. Когда давление превышает расчетное, предохранительный клапан выпускает часть избыточных паров в атмосферу.
В ночное, более холодное время, наблюдается противоположный процесс: частичная концентрация паров понижает давление в газовом пространстве резервуара, образуя вакуум, и создает условия для поступления в емкость наружного воздуха.
Потери от больших дыханий происходят при наполнении резервуара нефтью и вытеснении из него паро-воздушной смеси.
Предприятиями нефтедобывающей отрасли России в атмосферу выбрасывается около 2 млн. т вредных веществ, в числе которых на долю углеводородов приходится 48 %, окиси углерода - 33 % и на твердые вещества (сажу) - 2 %. Суммарный выброс загрязняющих веществ предприятиями отрасли составляет 9-10 % от валового выброса по стране. Выбросы газовой отрасли еще больше - 2-3 млн. т, это, прежде всего, сероводород, диоксиды серы и азота, метилмеркаптан и др. Страдает, прежде всего, воздушная среда - улавливается и обезвреживается лишь 10-20% загрязнителей.
Самыми значительными факторами, влияющими на распространение загрязняющих веществ, являются метеорологические ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.