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:     | 1 || 3 | 4 |

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

-- [ Страница 2 ] --

В первом разделе главы приводится геологическая характеристика региона по данным Боркова Ф.П., Бякова Ю.А., Логвиненко Н.В. и др. Азовское море - эпиконтинентальный морской бассейн, северная часть которого принадлежит Восточно-Европейской древней платформе, а южная — Скифской молодой платформе. Шовная зона пролегает по склону Азовского вала, приближенного к северному побережью Азовского моря. К северу от Азовского вала расположен мелкий Северо-Азовский прогиб, заполненный отложениями эоцена - нижнего миоцена (в т.ч. майкопскими глинами) и более молодыми отложениями общей мощность около 1 км (рис.2). К югу от Азовского вала - глубокий Индоло-Кубанский прогиб, являющийся передовым для восточных структур горного Крыма и западных структур Большого Кавказа. Заполнен главным образом майкопскими глинами (св. 4,5 км). Рельеф дна моря имеет незначительный уклон к центру, грунт сложен песком, ракушечником и илом.

Рис.2. Схематический геологический профиль через акваторию Азовского моря

(по данным ООО «Кубаньгазпром»).

По данным ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», прогнозные ресурсы нефти и газа в южной российской части Азовского моря, при коэффициенте аккумуляции Какн(г) =1% составляют 71,5 млн.т усл. т; из них нефть-60 млн.т усл. т, газ –11.5 млн.т усл. т. Эти запасы углеводородов связываются с двумя зонами – Прибрежной и Ачуевской. Выявленные структуры позволяют предполагать коммерческие открытия месторождений углеводородного сырья, а значит и увеличение техногенной нагрузки на регион.

Во втором разделе главы проводится анализ загрязняющих при освоении ресурсов континентального шельфа веществ. Как было показано в главе 1, основные из них - буровые растворы, шламы, пластовые воды и сырая нефть. Химические реагенты буровых растворов с водной дисперсионной средой можно классифицировать следующим образом. Это реагенты-стабилизаторы, реагенты, связывающие ионы кальция, поставляющие ионы кальция, структурообразователи, регуляторы щелочности, эмульгаторы, пеногасители, реагенты, придающие глинистым растворам термостойкость, поверхностно-активные вещества и смазочные добавки.

Далее соискателем исследуются токсичные эффекты наиболее распространённых химических веществ, входящих в буровые растворы. Из всего многообразия рассматренных химических реагентов наибольшую опасность представляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), в качестве которых обычно используют сульфанол, дисолван, стеарокс и различные оксиэтилированные спирты. Сульфанол в концентрациях 0,025 мг\л приводит к полной гибели личинок приморского гребешка, а 3,3 мг\л – смертельная доза для серого ежа. К высоко токсичным веществам относится и дисолван. Его концентрация 0,3 мг\л вызывает гибель 50% особей сеголеток форели, а 100 мг\л – полностью подавляет оплодотворение икры вьюна. Фосфоксит-7, относящийся к группе фосфоросодержащих ПАВ и использующийся в качестве ингибитора коррозии, в концентрациях 0,1 мг\л вызывает ослизнение жабр, точечные кровоизлияния и отек печени у молоди трески, а 1 мг\л является смертельной дозой для этого вида.

Проведённый анализ позволил выделить изменения на экосистемном уровне, происходящие под влиянием буровых растворов:

  • уменьшение продолжительности жизни в большинстве популяций;
  • полное исчезновение некоторых видов;
  • аномальные вспышки численности отдельных форм;
  • смена доминирующих и субдоминирующих видов.

Затем соискателем анализируются токсичные эффекты бурового шлама и пластовых вод. В воде шламы дифференцируются на крупные тяжелые частицы, быстро оседающие на дно, и мелкие (0,01 мм) фракции, которые неделями могут парить в толще воды, увеличивая ее мутность. Пластовые воды зачастую содержат остаточные количества нефти, загрязнены природными низкомолекулярными углеводородами, неорганическими солями и взвешенными веществами. Как правило, нефтяные сепараторы отделяют преимущественно взвешенную и диспергированную нефть, тогда как водорастворимые фракции нефти в концентрациях от 20 до 50 мг\л и выше остаются и попадают в морскую воду со сбросами. Также пластовые воды содержат ряд высокотоксичных, канцерогенных и мутагенных полиароматических углеводородов, образующихся из низкомолекулярных соединений.

Таким образом, анализ токсичности буровых отходов позволил выявить и классифицировать их влияние на экосистему морей.

1. Изменение условий существования экосистемы: повышение мутности воды; заиливание дна; нарушение температурного режима вод; изменение физикохимических параметров воды – РН, солености, электропроводности; окисляемости.

2. Загрязнение воды и грунтов токсичными веществами, а именно: сброс в море в составе буровых растворов сложного набора высокотоксичных реагентов с широким спектром влияния; хроническое загрязнение тяжелыми металлами (ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, цинк и др.); поступление в воду нефти и ее фракций, низкомолекулярных углеводородов, высокотоксичных, мутагенных и канцерогенных полиароматических углеводородов и органических кислот; образование радиоактивного осадка радионуклидами, поступающими с пластовыми водами.

3. Угроза жизнедеятельности организмов: гибель особей; появление патологических признаков и гистологических нарушений в организме рыб и беспозвоночных; накопление нефтяных углеводородов в органах и тканях растений и животных; ухудшение состояния и выживаемости рыб, аномально высокое распространение уродств на эмбриональных и личиночных стадиях развития ряда массовых видов; уменьшение продолжительности жизни; снижение репродуктивного потенциала; подавление физиологических процессов рыб и беспозвоночных.

4. Разрушение структуры экосистемы: полное исчезновение некоторых видов; смена доминирующих; сокращение биомассы планктона; нарушение продукционно-деструкционных процессов; локализация легких фракций буровых отходов на границе "вода-воздух", вызывающая летальные и сублетальные поражения на эмбриональных стадиях развития рыб и беспозвоночных. Быстро оседающие тяжелые фракции оказывают такое же воздействие на донные организмы.

В третьем разделе главы рассматриваются химические и физико-химические трансформации нефти в воде, токсичное воздействие нефтепродуктов на экосистему. Загрязнение нефтепродуктами влияет на среду обитания и может привести к невозможности выживания в субстрате. Присутствие углеводородов различной молекулярной массы в количестве менее 10-6-10-5% может химически изолировать субстрат от всех видов. В районах, где нефть часто попадает в воду, например на морском нефтяном месторождении «Мейн-Пасс» в Мексиканском заливе, заметными становятся и изменения видового состава морского сообщества.

Проведённый анализ позволил сделать следующие выводы.

1. Максимальную угрозу экосистеме представляют углеводороды;

2. Воздействие нефти, как и воздействие буровых отходов, на экосистему морей сводится к изменению условий существования, загрязнению воды и грунтов токсичными веществами, угрозе жизнедеятельности организмов, разрушению структуры экосистемы.

В следующем разделе приводятся результаты анализа техногенной деятельности в районе Азовского моря. Указывается, что до недавнего времени активные работы по добыче здесь не велись. Однако в 2003 году компаниями Роснефть и ЛУКОЙЛ была принята долгосрочная программа освоения участка Азовского шельфа, предусматривающая бурение трех поисковых скважин. Затем соискателем рассматриваются перспективные для освоения зоны, приводится перечень планируемых скважин, анализируется внедряемая инфраструктура, а также приводится обзор платформы «Сиваш», с которой предполагается осуществлять морское бурение. Далее исследуется технология бурения на шельфе. В условиях Азовского моря планируется использование стационарной буровой на сваях или самоподъёмной платформы с выдвижными опорами-ногами, опирающимися на грунт. Морские буровые платформы такого типа пригодны для эксплуатации при глубине примерно до 100 м. Конструктивно возможны два варианта обустройства платформ. По первому варианту предусматривается применение легкой платформы или больших буев, связанных трубопроводом со скважиной на дне моря. Платформа служит также для размещения энергетической установки, питающей насосные агрегаты. Добытая нефть поступает на баржи, пришвартованные у пункта передачи нефти. Нефть отвозится либо на баржах с помощью буксиров-толкачей, либо на обычных танкерах. Во втором варианте предполагается использовать лежащие на дне моря нефтяные резервуары. Эти резервуары одновременно явятся фундаментом для расположенных над поверхностью моря электростанции и пункта передачи нефти. Нефть от морского нефтехранилища доставляется с помощью подводного нефтепровода.

В заключительном разделе осуществляется анализ последних экологических катастроф в бассейне. Активная техногенная деятельность приводит к возрастанию экологической напряжённости. Одна из самых крупных за последние годы чрезвычайных ситуаций произошла 11 ноября 2007 г. в Керченском проливе. В результате разлома нефтеналивного танкера «Волгонефть-139» произошел разлив более 1500 т мазута из 2-х танков танкера. Проведенный анализ позволил установить, что вероятность аварийных ситуаций с разливами нефти в Азовском море определяется также следующими особенностями акватории: относительно небольшой средней длиной маршрутов перевозок (менее 1000 км при средней мировой дальности более 4,5 тыс. км); большим числом грузовых операций — погрузка на челночный танкер, перевалка, выгрузка в порту назначения.

Были выявлены и серьезные недостатки в системе ликвидации и предупреждения аварийных разливов нефтепродуктов в районе Азовского шельфа, а именно:

- отсутствие алгоритма выполнения мероприятий по сохранению фауны и флоры при ликвидации ЧС, связанных с разливом нефтепродуктов;

- отсутствие методики оценки загрязнения морского дна с использованием современных технологий, таких как дистанционное зондирование из космоса;

- отсутствие адаптированных для условий Азовского моря моделей деструкции нефтепродуктов.

Выполненный анализ позволил охарактеризовать район Азовского шельфа с точки зрения экологической уязвимости, выделить и рассмотреть отдельные элементы инфраструктуры, несущие основной риск возникновения чрезвычайных ситуаций. Прежде всего, техногенная нагрузка связана с увеличивающейся транспортной активностью по перевозке нефтеналивных грузов и с освоением месторождений Азовского шельфа. В последнем случае угрозу представляют буровые растворы, шламы, пластовые воды и нефть, которые могут привести к значительным проблемам жизнедеятельности организмов бассейна. На основании проведенного анализа автором сделан вывод, что углеводороды представляют наибольшую угрозу экосистеме при освоении ресурсов Азовского моря. Для её исследования целесообразно провести математическое моделирование, так как физическое моделирование или промысловые испытания имеют ряд ограничений и слишком дорогостоящи. Математическое моделирование позволит изучить динамику и выявить основные закономерности углеводородного загрязнения.

Глава 3. Математическое моделирование процесса перемещения

и деструкции нефтяных загрязнений в Азовском море


В этой главе предлагается математическая модель исследования загрязнений акватории нефтепродуктами с учетом особенностей Азовского моря, а также процессов деструкции нефтяного загрязнения, включая испарение, естественную и искусственную биодеструкцию и другие методы борьбы с нефтяными загрязнениями. Проводится численный анализ предложенной математической модели, представлены полученные результаты.

В первом разделе главы отмечается ряд особенностей Азовского моря, оказывающихся существенными при исследовании загрязнения моря нефтяными углеводородами:

  1. Малые размеры акватории. Загрязнение, в какой бы части моря оно не произошло, достаточно быстро может достичь берега, большей частью представляющего собой песчаные пляжи, имеющие большую рекреационную ценность.
  2. Мелководность, из-за которой даже при небольшом ветре развивается значительное волнение, практически полностью перемешивающее воды моря и насыщающее их кислородом. С другой стороны, при полном штиле, который иногда случается летом на море при высокой температуре, возникает мор и массовая гибель рыб и микроорганизмов из-за отсутствия кислорода.
  3. Высокая биологическая продуктивность моря, обладающего уникальным сочетанием условий для развития и размножения мальков ценных пород рыбы. Как известно, именно они в первую очередь погибают от нефтяного загрязнения моря.
  4. Наличие большого количества взвесей, выносимых в море реками Дон и Кубань.

При математическом моделировании загрязнения Азовского моря углеводородами, в соответствии с этими особенностями, необходимо учесть, что нефть существует в водной среде в виде следующих агрегатных состояний: поверхностных пленок (сликов); растворимых форм и эмульсий типа «нефть в воде» и «вода в нефти», образование которых существенно зависит от ветровых и волновых условий; мазутно-нефтяные образования, сорбированные на взвесях нефтяные фракции.

Во втором разделе соискателем производится обоснование предложенной математической модели. Показана целесообразность перехода от трёхмерной модели загрязнения акватории к двухмерной. Двухмерная математическая модель динамики нефтяного загрязнения Азовского моря учитывает процессы, наиболее существенных для условий внутреннего водоёма: конвективный перенос, диффузия, испарение, микробиологическое разложение и седиментацию. Растворение, эмульгирование и диспергирование учитываются косвенно.

Рис.3. К выводу двухмерной модели трехмерного загрязнения


Pages:     | 1 || 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.