авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Исследование и предупреждение техногенных загрязнений при бурении нефтегазовых скважин на шельфе азовского моря

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОРНЕВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ

ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПРИ БУРЕНИИ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН

НА ШЕЛЬФЕ АЗОВСКОГО МОРЯ

25.00.12 – геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Краснодар - 2010

Работа выполнена в Кубанском государственном университете

на кафедре геофизических методов поисков и разведки

Научный руководитель: Дембицкий Станислав Иосифович доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Соловьёва Лидия Павловна, доктор геолого-минералогических наук, профессор (Кубанский государственный университет); Прошляков Сергей Львович, кандидат геолого-минералогических наук (ООО «НК «Роснефть-НТЦ»)
Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (г. Краснодар)

Защита диссертации состоится 22 октября 2010 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.101.09 в Кубанском государственном университете по адресу: 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149, ауд. 105.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Кубанского государственного университета.

Автореферат разослан «___» ________ 2010 г.

Факс (861) 219-96-34

Е-mail: geopysic@fpm.kubsu.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, доцент В.И. Гуленко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Континентальный шельф представляет собой уникальную кладовую ресурсов, высокая концентрация которых обуславливает возникновение различных конфликтов при их освоении. Одним из наиболее ярких конфликтов является техногенное загрязнение этих районов. В последнем десятилетии началось активное освоение ресурсов Азовского шельфа. В начале 2006 года в нефтегазоносной зоне на участке «Чумаковская–1» в Темрюкском районе компания «Приазовнефть» начала разведывательное бурение трех скважин. Еще через год компания приступила к бурению поисково-оценочных скважин на Азовском шельфе на структуре «Новая–1». Разведочное бурение будет вестись на восьми площадках, расположенных на шельфе Азовского моря, и на шести площадках, расположенных на побережье. Больше всего скважин планируется разместить на побережье и в прибрежной акватории Темрюкского района, на участке между поселками Пересыпь и Приазовский — 4 наземных и 5 морских скважин. Еще 3 морские скважины намечено заложить вблизи впадения реки Кубань в Азовское море, рядом с водно-болотными угодьями международного значения «Дельта Кубани», охраняемыми согласно Рамсарской конвенции. Две сухопутные скважины запланировано пробурить на территории водно-болотных угодий в районе мыса Ачуевский. Техногенная деятельность в районе Азовского шельфа привела к возрастанию экологической напряжённости в регионе. Так, 11 ноября 2007 г. в Керченском проливе произошла крупнейшая в регионе экологическая катастрофа: в результате разлома нефтеналивного танкера «Волгонефть-139» произошел разлив более 1500 т мазута из 2-х танков танкера.

Изучением экологической ситуации при освоении морских месторождений занимаются уже длительное время российские и международные институты и коммерческие компании. В США эту проблему изучают Институт экологических исследований и Американский институт нефти, в Европе – Международный институт исследований в области окружающей среды, в России - Институт океанологии РАН, Мурманский Морской Биологический Институт, Российский научный центр экологии моря и др. Исследованиями Азовского моря занимаются Южный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии, Институт биологии южных морей АН УССР, Азовский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и др. Однако, несмотря на очевидные успехи в решении ряда задач обеспечения экологической безопасности региона, чрезвычайные ситуации последних лет выявили серьезные недостатки в системе предупреждения и ликвидации техногенных загрязнений в районе Азовского шельфа. Несмотря на проводимые исследования, остаются актуальными задачи по обеспечению экологической безопасности региона, такие как поиск высокоинформативных, экспрессных методов оценки наиболее опасного углеводородного загрязнения акваторий и прибрежных зон и обоснование стратегии берегозащитных мероприятий зоны Азовского шельфа. Указанные задачи требуют дальнейшей комплексной проработки.

Объектом диссертационного исследования явились процессы техногенного загрязнения акватории при бурении нефтегазовых скважин и транспортировке углеводородного сырья на шельфе Азовского моря.

Предметом исследования явилось изучение воздействия различных химических веществ, сопутствующих техногенной деятельности в Азовском море, на экосферу акватории.

Целью работы является оценка техногенного загрязнения различными химическими веществами, а именно высокотоксичными мутагенными и канцерогенными полиароматическими углеводородами, органическими кислотами, тяжёлыми металлами и нафтенами и путей его ликвидации на акватории и в прибрежной зоне Азовского моря. Достижение этой цели будет способствовать обеспечению экологической безопасности акватории и морского побережья при чрезвычайных ситуациях техногенных выбросов различных веществ, связанных с бурением скважин и освоением нефтегазовых месторождений на шельфе и транспортировкой углеводородного сырья.

Основные задачи исследований.

1. Анализ состояния изученности техногенного загрязнения района Азовского моря, выбор объектов и направлений исследования по теме диссертации.

2. Изучение токсичного и канцерогенного воздействия различных химических веществ, а именно сопутствующих техногенной деятельности в Азовском море полиароматических углеводородов, органических кислот, тяжёлых металлов и нафтенов.

3. Построение математической модели динамики перемещения нефтяных загрязнений в Азовском море с учётом его природных особенностей и установление основных закономерностей изменения концентрации нефти и нефтеокисляющих микроорганизмов, используемых для микробиологического разложения нефтяных разливов.

4. Оценка эколого-геологических особенностей береговой линии Азовского моря при техногенном загрязнении.

5. Обоснование технологии ликвидации техногенного загрязнения береговой линии, учитывающей особенности рельефа и геоморфологии Азовского моря для различных составов загрязнителей.

Научная новизна.

1. Оценены токсикологические эффекты техногенных работ на Азовском шельфе с точки зрения совместного влияния комплекса химических веществ, сопутствующих освоению ресурсов шельфа, а именно полиароматических углеводородов, органических кислот, тяжёлых металлов и нафтенов, присутствующих в шламах, буровых растворах, пластовых водах и сырой нефти.

2. Впервые установлены основные закономерности динамики техногенного загрязнения в Азовском море с учётом его особенностей. Показательно, что концентрация нефти, как на поверхности, так и на глубине водной среды уменьшается, а количество выпадающей в осадок нефти увеличивается и постепенно стабилизуется. Одновременно, концентрация нефтеокисляющих микроорганизмов сначала растет по экспоненциальному закону, затем стабилизируется, и далее убывает по линейному закону.

3. Построена новая математическая модель динамики перемещения поверхностного нефтяного загрязнения в Азовском море, учитывающая совместно процессы конвективного переноса, диффузии, испарения, растворения, эмульгирования, диспергирования, агрегирования, микробиологического разложения и седиментации. В отличие от существующих моделей конвективно-диффузионного переноса нефтяного загрязнения с учётом процессов деструкции, разработанных различными исследователями (Панина О.В., Шарпан М.В., Оби Э.О., Ларионов А.В. и др.), в предложенной модели применён новый метод перехода от трёхмерной модели к двухмерной, что позволило исследовать процесс в совместном действии перечисленных факторов и значительно снизить затраты вычислительных мощностей.

4. Проведено районирование береговой зоны Азовского моря по степени экологической чувствительности к углеводородному загрязнению с учётом особенностей рельефа, геоморфологии, вещественного состава комплекса пляжевых осадков и условий их формирования. Составлена матрица рекомендаций по ликвидации загрязнений береговой линии Азовского моря с использованием механических, физических и химико-биологических методов.

Защищаемые положения.

1. Закономерности пространственного распространения и деструкции техногенных загрязнений акватории при бурении скважин на шельфе, учитывающие технологию бурения нефтегазовых скважин, гидрологические и метеорологические условия акватории и геолого-геоморфологические особенности побережья.

2. Математическая модель динамики перемещения нефтяных загрязнений в Азовском море, учитывающая совместно процессы конвективного переноса, диффузии, испарения, растворения, эмульгирования, диспергирования, агрегирования, микробиологического разложения и седиментации, в которой применён новый метод перехода от трёхмерной модели к двухмерной, позволяющий исследовать процессы загрязнения в совместном действии перечисленных факторов.

3. Оценка скорости изменения концентрации углеводородных загрязнений на поверхности акватории, в водной толще и на морском дне, а также изменений в водной среде концентрации нефтеокисляющих бактерий, осуществляющих естественную деструкцию таких загрязнений.

4. Районирование береговой зоны Азовского моря по степени экологической опасности углеводородного загрязнения с учётом особенностей рельефа, геоморфологии и вещественного состава комплекса пляжевых осадков побережья и матрица рекомендаций по ликвидации углеводородных загрязнений береговой линии Азовского моря.

Практическая значимость и реализация результатов.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы в научных исследованиях широкого спектра задач экологии. Оценка воздействия техногенных работ на Азовском шельфе с точки зрения совместного влияния комплекса химических веществ при освоении ресурсов шельфа может быть использована для уточнения экологического ущерба. Разработанную математическую модель можно использовать для прогнозирования поведения нефти в море при решении задач по предупреждению и ликвидации реальных аварийных разливов нефтепродуктов в Азовском море при проведении буровых работ, транспортировке углеводородов, оценке текущего и остаточного техногенного загрязнения акваторий.

Районирование береговой линии по степени чувствительности к нефтяному загрязнению с учётом особенностей рельефа, геоморфологии, вещественного состава комплекса пляжевых осадков Азовского моря и условий их формирования найдёт своё применение при построении интерактивных карт чувствительности побережья на базе геоинформационных систем. Предложенная матрица рекомендаций по ликвидации загрязнений может быть использована при решении оперативных задач по борьбе с загрязнением, а также при разработке федеральными и региональными органами и заинтересованными организациями планов по предупреждению и ликвидации аварийных разливов углеводородов.

Фактический материал. В основу работы положены результаты исследований автора за период с 2003 по 2006 гг. в Кубанском государственном технологическом университете и за период с 2006 по 2009 гг. в Кубанском государственном университете. В работе использованы данные полевых наблюдений, проведённых автором на побережье Азовского моря в 2009 году. Проанализированы и обобщены геолого-экологические материалы фондов КубГУ, ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», АЗНИИРХ, ООО «Лукойл НИПИморнефть», в том числе особенности гидрологической и экобиологической характеристики, рельефа, геоморфологии, вещественного состава отложений береговой зоны акватории Азовского моря. Проработаны также данные из научных источников, указанных в библиографии диссертации.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались на конференциях и научно-технических советах: VI Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (г. Анапа, 2009 г.); IX объединённой научной конференции студентов и аспирантов факультета компьютерных технологий и прикладной математики КубГУ «Прикладная математика XXI века» (2009 г.); XXXI и XXXII студенческих научных конференциях в КубГТУ (2004, 2005 гг.); научно-технических советах ООО «Кубаньгазпром» (2006 – 2008 гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований изложены в 10 печатных работах.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения общим объёмом 144 листа, включая 6 таблиц, 20 рисунков и список литературы из 141 наименований.

Автор выражает глубокую признательность за научное руководство и помощь на всех этапах выполнения работы д.т.н. профессору Дембицкому С.И., д.ф.-м.н. Уртенову М.Х., к.т.н. Корневу Г. А., а также благодарит за поддержку специалистов ООО «Кубаньгазпром» Браташ И.В. и Шишкина Е.В.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность и научная новизна диссертационной работы, практическая ценность выбранного направления исследований.

Глава 1. Подходы к изучению загрязнения морей. Состояние изученности вопросов экологической безопасности Азовского моря.

В первом разделе приводится обзор международных разработок в области борьбы с загрязнением морей. Проблемой изучения загрязнения водной среды при освоении морских месторождений занимаются многие международные и российские компании, институты и учёные. За рубежом глубокие исследования проводят Океанографическое отделение Техасского университета, Американский институт нефти (American Petroleum mstitute) и др. В России - Институт океанологии РАН, Российский научный центр экологии моря, МГУ, ЮФУ, КубГУ и др. Крупные нефтяные компании также занимаются исследованиями проблемы загрязнения океана. Ими выполнялось моделирование загрязнения районов морской нефтедобычи в Мексиканском заливе, в Центральной и Южной Америке, в Северо-Западной Европе, на Ближнем и Среднем Востоке, в Каспийском море, на шельфах о. Сахалин.

Изучением особенностей техногенных загрязнений акваторий занимались многие исследователи. Проблемами изменения биологических популяций - Ферхюльст П.Ф., Мальтус Т., Базыкин А. Д.; вопросами движения нефтяного слика на поверхности моря - Афанасьева Н.А., Зданьски А.К., Израэля Ю.А., Нельсон-Смита А., I. Fay, C. Gerlach, D. Mackay, моделированием динамики и деструкции нефтяного слика - Марчук Г.И., Гвоздев Р.М., Дембицкий С.И., Уртенов М.Х., Удодов А.И., Шарпан М.В., Панина О.В., Ларионов А.В., Оби Э.О., Lehr W.J., Brunet M., Huda M. K.; трёхмерным моделированием - Binliang Lin, Falconer R. A., McGuirk J.J., Rodi W., G. S. Reddy. На Российском континентальном шельфе наиболее полно изучено загрязнение Охотского моря. Здесь исследования проводились Блиновской Я.Ю., Леоновым А.В., Сапожниковым В.В. и др. Проведённый анализ позволил соискателю выявить основные объекты угрозы экологии шельфов, а именно: подводные трубопроводы, добычные комплексы, портовые сооружения, приёмные и отгрузочные терминалы, танкерный флот. Во время проведения разведочных и эксплуатационных буровых работ, а также в ходе извлечения и первичной обработки нефти с каждой стационарной платформы в море сбрасываются различные отходы, основными из которых являются буровые растворы, шламы, пластовые воды и сырая нефть.

Рис. 1. Методика исследований по теме диссертации

Во втором разделе главы соискателем проанализирован фактический материал по изучению техногенного загрязнения Азовского моря. Первые крупномасштабные экологические наблюдения здесь были развёрнуты в 1960-х годах. Государственный океанографический институт совместно с региональными подразделениями Гидрометслужбы, АН СССР, Минводхоза, Минэнерго начали исследования закономерностей современных антропогенных воздействий на режим морей и устьевых областей рек. В дальнейшем исследованиями Азовского моря занимались с российской стороны Южный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии, Южный научный центр РАН, ООО «Нефтяная компания «Приазовнефть», НПП «Южморгеоэко», НПП «НИПИокеангеофизика», ФГУП "Южгеология", ЗАО «Черноморнефтегаз», ОАО «Лукойл», ОАО «Роснефть». С украинской стороны - ОАО «Черноморнефтегаз», Ванко Энерджи (США) и др.

Изучением геологического строения региона занимались Мамыкина В.А., Зенкович В.П., Ионин А.С., Каплин П.А., Медведев В.С. Гидробиологическую характеристику исследовали Е. И. Студеникина, Л. И. Толоконникова, С. П. Воловик. Исследованиями экологического состояния акваторий занимались Воловик С.П., Бердников С.В., Беспалова Л.А., Елецкий Б.Д., Ивлиева О.В., геоэкологические исследования проводили Бердников С.В., Ивлиева О.В., Прудникова (Сорокина) В.В. Экосистемные исследования среды и биоты Азовского бассейна и Керченского пролива выполняли Матишов Г.Г, Матишов Д.Г. Накоплен значительный объём знаний по экологическому состоянию Азовского моря. Но несмотря на высокую степень изученности причин и последствий техногенного загрязнения Азовского моря, некоторые вопросы исследованы недостаточно, в частности вопросы создания информативных моделей динамики таких загрязнений, адаптированных к гидрологическим и метеорологическим условиям Азовского моря. В заключительном разделе соискателем детализируются цели и задачи диссертационной работы. Обосновываются приёмы и методика научных исследований и оценивается место решений в системе безопасности техногенных работ на Азовском шельфе (рис. 1). В работе для оценки проблем экологической безопасности акватории были реализованы методы математического моделирования, как одни из наиболее эффективных способов изучения поведения многофакторных систем. Для обоснования технологии устранения углеводородного загрязнения побережья проведено эколого-геологическое исследование береговой линии Азовского моря, экологическое районирование берега с учётом особенностей рельефа, геоморфологии и вещественного состава комплекса пляжевых осадков Азовского моря.

Глава 2. Геологическая характеристика шельфа и нефтегазовой инфра-структуры Азовского моря как источника загрязнения



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.