ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА
УДК 502.13
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАССА ОПАСНОСТИ
АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
(НА ПРИМЕРЕ АСПО МЕСТОРОЖДЕНИЙ
УДМУРТИИ)
 Л.В. ИВАНОВА1, В.К. МИЛЛЕР 2, В.Н. КОШЕЛЕВ1
(1РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Минобрнауки РФ,
Российская Федерация, 119991, г. Москва, Ленинский просп., д. 65;
2
ЗАО «Ижевский нефтяной научный центр»,
Российская Федерация, 426057, г. Ижевск, ул. Свободы, д. 175)
Определен компонентный состав органической и минеральной составляющих асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) месторождений Удмуртии. Расчетным методом установлен класс опасности отложений, относящихся к нефтяным отходам и образующихся на всех стадиях добычи,
транспорта и подготовки нефти. Показано, что при учете экологической
опасности всех компонентов органической фазы отложений, суммарный коэффициент степени опасности значительно выше, чем при использовании
«упрощенного» подхода.
Ключевые слова: класс опасности, нефтяные отходы, асфальтосмолопарафиновые отложения, расчетный метод определения класса опасности.
Современный этап эксплуатации нефтяных месторождений характеризуется ростом количества осложняющих факторов, одним из которых является образование асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) на поверхности нефтепромыслового оборудования [1]. С данной проблемой и ее негативными последствиями сталкиваются на всех месторождений ОАО «Удмуртнефть».
Образуется АСПО на стадиях добычи, транспорта и подготовки нефти: на
стенках насосно-компрессорных труб, глубинно-насосном оборудовании, на
стенках трубопроводов при транспортировке нефти, на дне резервуаров для
хранения нефти и т.д. Существует достаточно много эффективных методов
предотвращения образования отложений [2, 3], однако ни один из них не поз
Статья рекомендована к печати доктором технических наук, профессором Е.В. Глебовой.
ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА
109
воляет полностью решить данную проблему, что приводит к необходимости
периодической зачистки нефтепромыслового оборудования с образованием
нефтесодержащих отходов. Последнее, в свою очередь, порождает проблему
с их хранением, обезвреживанием и утилизацией. При этом все отходы производства и потребления предприятия должны быть отнесены к соответствующему классу опасности, согласно критериям, представленным в табл. 1 [4, 5].
Существующая схема обращения с отходами на нефтедобывающих предприятиях, как правило, предусматривает совместный сбор и хранение отходов
всех видов, включающих буровые шламы, асфальтосмолопарафиновые отложения, нефтезагрязненный грунт и т.п. Класс опасности в данном случае определяется для некой общей пробы нефтешлама. Данный подход не позволяет
достоверно оценить класс опасности разных видов нефтяных отходов, что затрудняет выбор рациональной и безопасной схемы временного хранения, размещения, обезвреживания или переработки образуемого отхода. Поэтому информация о классе опасности разных видов образуемых нефтяных отходов
является важной и необходимой для грамотной организации работы по обращению с отходами на нефтедобывающих предприятиях. В частности, определение класса опасности АСПО является актуальной задачей, поскольку данный вид нефтяных отходов отличается от большинства нефтешламов высоким
содержанием органической составляющей (5099 % в среднем), которая в
наибольшей мере оказывает негативное воздействие на окружающую среду.
Поэтому целью данной работы является исследование состава асфальтосмолопарафиновых отложений, образованных различными нефтями месторождений
Удмуртии и определение их класса опасности.
Отнесение АСПО к определенному классу опасности для окружающей
природной среды осуществлялось расчетным методом в зависимости от величины показателя степени опасности K, характеризующего степень опасности
отхода при его воздействии на окружающую среду. При расчете класса опасности нефтешламов обычно используется обобщенный показатель «нефтепродукты», включающий все органические компоненты в целом. Однако в состав
асфальтосмолопарафиновых отложений входят органические соединения различных классов и важен не только их количественный состав, но и качественный состав, позволяющий оценить экологическую опасность каждой группы
компонентов и более точно определить класс опасности отхода. Помимо этого
в составе АСПО сосредоточены тяжёлые металлы и сера, также представляТаблица 1
Критерии отнесения отходов к классу опасности для окружающей природной среды
Класс опасности отхода
I
II
III
IV
V
Чрезвычайно опасные отходы
Высоко опасные отходы
Умеренно опасные отходы
Малоопасные отходы
Практически неопасные отходы
Степень опасности отхода для ОПС (K)
106  K  104
104 ≥ K  103
103 ≥ K  102
102 ≥ K  10
K ≤ 10
110
ТРУДЫ РГУ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА № 4 (273) 2013
ющие экологическую опасность для окружающей среды, но не учитываемые
при расчетах. Исходя из этого, нами был выполнен покомпонентный расчет
с учетом экологического вклада каждого компонента и для сравнения упрощенный расчет с использованием принятого в технической литературе обобщенного показателя «нефтепродукты».
Показатель степени опасности отдельного компонента отхода (Ki) рассчитан, как соотношение концентрации данного компонента отхода (Сi) и коэффициента его степени опасности для окружающей природной среды (Wi) [7]:
Ki  Ci /Wi,
где Ci – концентрация i-компонента в отходе, мг/кг отхода; Wi – коэффициент
степени опасности i-го компонента отхода для ОПС, мг/кг.
Количественное содержание парафинов определялось согласно ГОСТ
11851-85, смолисто-асфальтеновых веществ по ГОСТ 11858-66, связанной
воды по ГОСТ 2477-65, компонентный состав минеральной части согласно
РД 39-0147586-041 ВНИИ-86, сера по ГОСТ 51947-2002. Содержание металлов определено рентгенофлуоресцентным методом. Полученные результаты
компонентного состава АСПО пяти месторождений Удмуртии представлены
в табл. 2.
Таблица 2
Компонентный состав АСПО месторождений Удмуртии
Компоненты,
входящие в состав АСПО
Концентрация компонента в АСПО месторождений, мг/кг (Ci)
Чутырское, Киенгопское, Мещеряковское, Карсовайское,
скв. 984
скв. 977
скв. 562
скв. 11
ЛозолюкскоЗуринское,
нефтесбор
Органические компоненты
Парафины
Смолы  асфальтены
Другие органические компоненты
563000
95000
382000
156000
311000
199000
407000
114000
535000
93000
165600
312500
170500
345500
337700
87000
7100
11000
28300
1400
5000
6300
18000
5000
4500
3
3,9
16,3
3
19,5
7,8
6
16,2
0,4
6,4
Неорганические компоненты
Вода
Хлорид натрия
Оксид железа
Оксид кремния
Сера
84000
7000
49000
32000
3100
141000
6200
2100
0
3200
116000
8200
54000
137000
5400
Металлы
Pb
Zn
Ni
Mn
V
1
2
18,8
1,5
23,3
7,4

25,6
2
6
6,3

27,8
0,6
4,8
ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА
111
Как видно из табл. 2, АСПО представляют собой сложные гетерофазные
системы, включающие органические компоненты, воду и минеральные примеси, соотношение которых варьируется в широких пределах. Каждый компонент, входящий в состав отложений, вносит свой вклад в суммарную экологическую опасность данного вида отходов.
Преобладающими в составе исследованных АСПО являются органические компоненты, причем основная доля приходится на парафиновые углеводороды, что определяет их парафиновый тип. С экологической точки зрения,
данная группа углеводородов не токсична для живых организмов, однако
твердый парафин, содержащийся в составе АСПО, имеет достаточно высокую
температуру кристаллизации и не окисляется кислородом воздуха. Твердые
парафины, попадая на почвенный покров, могут привести к закупорке имеющихся пор, что лишит почву возможности свободного дыхания и влагообмена.
Содержание смолисто-асфальтеновых веществ (САВ) значительно меньше, но их присутствие в составе АСПО оказывает заметное влияние на физико-химические и экологические характеристики отложений. Смолистые компоненты нефти заметно влияют на процесс образования отложений: снижается
степень самоочистки труб, на стенках нефтепромыслового оборудования формируются более плотные, трудно смываемые отложения. Поскольку данные
соединения не растворимы в воде, их негативное влияние на почвенные экосистемы заключается не столько в химической токсичности, сколько в значительном изменении водно-физических свойств почв. Поскольку САВ являются высоковязкими веществами, то они, в основном, сорбируются в верхнем,
гумусовом горизонте, препятствуя поступлению воды к корневой системе растений.
В то же время, в САВ сконцентрирована большая часть микроэлементов,
присутствующих в нефти. Микроэлементы, несмотря на их малое содержание,
могут оказывать существенное влияние на экологические характеристики, поскольку среди них наряду с нетоксичными (Si, Fe, Al, Ca, Mg, P) содержатся
также и элементы, оказывающие токсичное действие на живые организмы (V,
Ni, Co, Pb, Cu, Ag, Hg, Mo и др.). Как известно, тяжелые металлы  это приоритетные загрязняющие вещества, наблюдения за которыми обязательны во
всех средах. Поступая в почву, они могут связываться в токсичные органоминеральные формы и весьма долго находиться в виде комплексных соединений
с большой долей вероятности их перехода в водную среду, почвенные растворы, микроорганизмы и растительность, угнетая деятельность последних [5, 8].
Содержание неорганических компонентов и мехпримесей также является
важной характеристикой АСПО и определяет как физические характеристики,
такие как плотность, пластичность, так и экологические показатели – токсичность. Наиболее опасными с экологической точки зрения являются минеральные соли и сера. В качестве механических примесей могут выступать частички
породы, продукты коррозии, которые способствуют образованию более плотных отложений [1].
На основании установленного компонентного состава отложений и значений коэффициента степени опасности (Wi) каждой группы веществ [5, 7, 9],
112
ТРУДЫ РГУ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА № 4 (273) 2013
были рассчитаны показатели степени опасности компонентов отложений и
итоговое значение класса опасности. Полученные результаты представлены
в табл. 3.
Наиболее экологически опасными из всех компонентов АСПО являются
тяжелые металлы. Это обусловлено их высокой токсичностью для живых организмов даже в относительно низких концентрациях, а также их способностью к биоаккумуляции и биомагнификации. Однако, учитывая низкое содержание тяжелых металлов в составе АСПО, можно предположить, что их вклад
в установление класса опасности будет незначительный.
Близки к металлам по уровню опасности смолисто-асфальтеновые вещества. Это объясняется преобладанием в структуре данных компонентов полициклических ароматических углеводородов, проявляющих по отношению к
живым организмам канцерогенные, мутагенные и токсические свойства. Хотя
данная группа соединений не является преобладающей в составе АСПО, однако в ряду всех компонентов она обладает наибольшим значением показателя
степени опасности, тем самым существенно влияет на класс опасности отложений.
В результате расчета для всех АСПО установлен 3-й класс опасности, то
есть они являются умеренно опасными отходами. Исключение составляет
АСПО Мещеряковского месторождения, класс опасности которого равен 2.
Таблица 3
Значения класса опасности АСПО при покомпонентном методе расчета
Коэффициент Показатель степени опасности компонента отхода месторождений (Ki)
Компоненты, степени опасвходящие в ности компоКиенгопМещеря- Карсовай- Лозолюкскосостав АСПО нентов отхо- Чутырское,
ское,
ковское,
ское,
Зуринское,
скв. 984
да (Wi), мг/кг
скв. 977
скв. 562
скв. 11
нефтесбор
Парафины
105
Смолы 
215,4
асфальтены
Нефтепро1905,5
дукты
Вода
0
Хлориды
3162,3
Сульфид же6812,9
леза
Оксид крем106
ния
Сера
10752
Pb
33,1
Zn
463,4
Ni
128,8
Mn
537,0
V
1862,1
Сумма Ki
Класс опасности
5,6
441,0
3,8
724,2
3,1
923,9
4,1
529,2
5,4
431,8
86,9
164,0
89,5
181,3
177,2
0
2,21
7,2
0
1,96
0,3
0
2,59
7,9
0
2,25
1,6
0
1,99
2,6
0,032
0
0,137
0,0283
0,005
0,29
0,03
0,004
0,15
0,00
0,01
543,6
3
0,30
0,22
0
0,20
0,00
0,00
895,2
3
0,50
0,19
0
0,22
0,00
0,00
1028,1
2
0,13
0,09
0,008
0,13
0,01
0,01
719,0
3
0,42
0,24
0,013
0,13
0,00
0,003
619,8
3
ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА
113
Это объясняется повышенным содержанием в данном отложении, по сравнению с другими, смолисто-асфальтеновых веществ (19,9 %). Наименьшее значение суммарного K имеет АСПО Чутырского месторождения, которое характеризуется высоким содержанием парафиновых углеводородов и низким содержанием САВ – 9,3 %.
В качестве сравнения в табл. 4 представлены результаты расчета класса
опасности упрощенным методом с использованием обобщенного показателя
«нефтепродукты», без учета серы и тяжелых металлов. Из полученных данных
следует, что показатели степени опасности АСПО в некоторых случаях значительно отличаются, что наглядно видно из рисунка. Для отложений со всех
Таблица 4
Значения класса опасности АСПО, определенные упрощенным методом
Показатель степени опасности компонента отхода месторожКоэффициент
Компонендений (Ki)
степени опасты, входяности компоКиенгопМещеряКарсовай- Лозолюкскощие в состав
нентов отхо- Чутырское,
ское,
ковское,
ское,
Зуринское,
АСПО
скв. 984
да (Wi), мг/кг
скв. 977
скв. 562
скв. 11
нефтесбор
Нефтепро1905,5
дукты
Вода
0
Хлориды
3162,3
Сульфид
6812,9
железа
Оксид
106
кремния
Сумма Ki
Класс опасности
432,2
446,3
357,1
454,7
506,8
0
2,21
7,2
0
1,96
0,3
0
2,59
7,9
0
2,25
1,6
0
1,99
2,6
0,03
0
0,14
0,03
0,01
441,7
3
448,7
3
367,9
3
458,7
3
511,4
3
,
Сравнение результатов показателей степени опасности АСПО, полученных упрощенным
и покомпонентным методами
114
ТРУДЫ РГУ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА № 4 (273) 2013
месторождений значения суммарной величины показателя степени опасности,
полученные в результате покомпонентного расчета, выше значений полученных упрощенным методом. Так, для АСПО с Чутырского и ЛозолюкскоЗуринского месторождений значения, полученные методом покомпонентного
расчета, незначительно превышают соответствующие значения, полученные
упрощенным методом. Для отложений Киенгопского и Карсовайского месторождений это отличие уже значительно и превышение составляет 1,5 раза.
Тем не менее, результаты и покомпонентного и упрощенного расчетов,
показали, что большая часть рассмотренных в данной работе АСПО относится к 3-му классу опасности. Расчет класса опасности АСПО Мещеряковского
месторождения выявил, что значения суммарной величины показателя степени опасности, полученные упрощенным методом, занижены в три раза,
в то время как покомпонентный расчет указывает на 2-й класс опасности,
переводя данные отложения из умеренно опасных в статус высокоопасных
отходов.
Таким образом, проведенные исследования по расчету класса опасности
АСПО на примере отложений, взятых с пяти месторождений Удмуртии, показали, что большая часть отложений относятся к 3-му классу опасности, следовательно, подлежат обязательному обезвреживанию и утилизации. Учет
компонентного состава отложений дает более точную картину по классу опасности. Среди компонентов, входящих в состав АСПО, наибольшую экологическую нагрузку на окружающую среду оказывают смолисто-асфальтеновые
вещества.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ибрагимов Н.Г., Хафизов А.Р., Шайдаков В.В. Осложнения в нефтедобыче.  Уфа: Монография, 2003.  302 с.
2. Глущенко В.Н., Силин М.А., Герин Ю.Г. Нефтепромысловая химия. Том 5. Предупреждение и устранение асфальтосмолопарафиновых отложений.  М.: Интерконтакт, Наука,
2009. – 475 с.
3. Нефтепромысловая химия: Осложнения в системе пласт-скважина-УППН: Учебное
пособие/В.Н. Глущенко, М.А. Силин, О.А. Пташко, А.В. Денисова.  М.: МАКС Пресс, 2008. –
328 с.
4. Федеральный закон от 24 июня 1998 г. № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления».
5. Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной
среды. Утверждены приказом МПР России от 15.06.2001 г. № 511.
6. Мазлова Е.А., Мещеряков С.В. Проблемы утилизации нефтешламов и способы их
переработки.  М.: Издательский дом «Ноосфера», 2001.  56 с.
7. Определение класса опасности нефтешламов/В.В. Ермаков, А.Н. Сухоносова, Д.Е. Быков, Д.А. Прирожков//Экология и промышленность России.  2008.  № 7.  С. 1416.
8. Хаустов А., Редина М. Так ли безопасны нефтешламы?//Нефть России.  2012.  № 3. 
С. 8894.
9. Волохина А.Т. Решение задач по безопасности жизнедеятельности с использованием
прикладных программных продуктов. Расчет класса опасности и класса токсичности отходов
нефтегазовой промышленности с использованием программных продуктов «Расчет класса опасности (версия 2.х) и «Расчет класса токсичности (версия 1.х)».  М.: РГУ нефти и газа имени
И.М. Губкина, 2010. – 83 с.
ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА
115
REFERENCES
1. Ibragimov N.G., Hafizov A.R., Shajdakov V.V. Oslozhnenija v neftedo-byche. Ufa: Monografija, 2003, 302 р.
2. Glushhenko V.N., Silin M.A., Gerin Ju.G. Neftepromyslovaja himija. Tom 5. Preduprezhdenie
i ustranenie asfal'tosmoloparafinovyh otlozhenij. M.: Interkontakt, Nauka, 2009, 475 р.
3. Neftepromyslovaja himija: Oslozhnenija v sisteme plast-skvazhina-UPPN: uchebnoe posobie/
V.N. Glushhenko, M.A. Silin, O.A. Ptashko, A.V. Denisova. M.: MAKS Press, 2008, 328 р.
4. Federal'nyj zakon ot 24 ijunja 1998 g. №89-FZ «Ob othodah proizvod-stva i potreblenija».
5. Kriterii otnesenija opasnyh othodov k klassu opasnosti dlja okruzha-jushhej prirodnoj sredy.
Utverzhdeny prikazom MPR Rossii ot 15.06.2001 g. no. 511.
6. Mazlova E.A., Meshherjakov S.V. Problemy utilizacii nefteshlamov i sposoby ih pererabotki.
M.: Izdatel'skij dom «Noosfera», 2001, 56 р.
7. Opredelenie klassa opasnosti nefteshlamov. V.V. Ermakov, A.N. Suho-nosova, D.E. Bykov,
D.A. Prirozhkov. Jekologija i promyshlennost' Rossii, 2008, no. 7, pp. 1416.
8. Haustov A., Redina M. Tak li bezopasny nefteshlamy?//Neft' Rossii, 2012, no. 3, pp. 8894.
9. Volohina A.T. Reshenie zadach po bezopasnosti zhiznedejatel'nosti s ispol'zovaniem prikladnyh programmnyh produktov. Raschet klassa opasnosti i klassa toksichnosti othodov neftegazovoj
promyshlennosti s ispol'zovaniem programmnyh produktov «Raschet klassa opasnosti (versija 2.h)
i «Raschet klassa toksichnosti (versija 1.h)». M.: RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina, 2010, 83 p.
Людмила Вячеславовна ИВАНОВА окончила Московский институт нефтехимической и газовой промышленности имени И.М. Губкина в 1983 г. Доцент кафедры органической химии и химии нефти РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. Автор более
80 научных работ в области химии нефти.
E-mail: ivanova.@gubkin.ru
Вероника Константиновна МИЛЛЕР окончила магистратуру РГУ нефти и газа
имени И.М. Губкина в 2010 г. Инженер ЗАО «Ижевский нефтяной научный центр».
Аспирантка кафедры органической химии и химии нефти РГУ нефти и газа имени
И.М. Губкина.
E-mail: VKMiller@udmurtneft.ru
Владимир Николаевич КОШЕЛЕВ родился в 1953 г. Окончил Московский институт нефтехимической и газовой промышленности имени И.М. Губкина в 1975 г. Первый
проректор по учебной работе, заведующий кафедрой органической химии и химии
нефти РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. Автор более 280 научных работ в области
органической химии и химии нефти.
E-mail: koshelev.v@gubkin.ru