Перспективные технологии идентификации и ликвидации

Перспективные технологии
идентификации и ликвидации
глубинных загрязнений при
добыче и переработке нефти
Мещеряков Станислав Васильевич
Остах Сергей Владимирович
Миронова Оксана Сергеевна
Российский государственный
университет нефти и газа
имени И.М. Губкина
Кафедра Промышленной Экологии
Фонд «Национальный центр экологического
менеджмента и чистого производства для
нефтегазовой промышленности»
АНО «Международный Центр Наилучших
природоохранных технологий»
65, Ленинский проспект, Москва, Россия, 119991
Tel.: +7 (499) 507-84-01
E-mail: ncpcoil@gubkin.ru, stas@gubkin.ru
ostakh144@gmail.com, http://www.ncpc. gubkin.ru
http://www.gubkin.ru
2
РАЗВИТИЕ ОТРАСЛИ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ
Мониторинг, включающий
идентификацию,
картирование и
инвентаризацию загрязнения
Извлечение и переработка
смесей углеводородов и
нефтесодержащих грунтов
Доочистка загрязненных
территорий и реабилитация
геологической среды
Достигаемый результат
Оптимизация комплекса
ресурсосберегающих
рентабельных технологий, в
сочетании с реабилитацией
окружающей природной
среды и экономической
оправданностью
потенциально возможных к
реализации мероприятий
3
ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ И ПЕРЕРАБОТКИ
НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
Инвентаризация и классификация
отходов; перспективных технологий
Разработка оптимальных схем
обращения с отходами и
организационных мероприятий,
направленных на повышение
технического и экологического уровня
проектирования:
Тиражирование апробированных
и адаптированных
технических решений
санитарно-гигиеническая оценка и
понижение класса опасности;
Применение наилучших
доступных практик
минимизация отходов (авариные
разливы нефти, резервуарные парки,
прудовые шламы, глубинные
загрязнения (включая линзы);
очистка загрязненных вод;
получение коммерческой продукции
4
ГОРЯЧИЕ ТОЧКИ
Разработка и
эксплуатация
месторождений
Сырьевой и
продуктовый
резервуарный парк
Мощность нефтепродуктов
Хранение
нефтепродуктов и
отходов переработки
Нефтепереработка
5
ОБОБЩЕННАЯ СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ НЕФТЯНОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
Объект-загрязнитель
резервуарный парк,
нефтеперерабатывающий завод
1
2
3
4
8
10
7
5
9
6
11
УГВ
1 – «марево»; 2 – НП, сорбированные на поверхности грунта; 3 – «закированная» порода
(слабоподвижные НП); 4 – частично растворяемая «закированная» порода (при повторном
разливе НП); 5 – межпородые НП; 6 – «подвешенные» линзы, «вязкие пальцы»; 7 – зона
газообразых УВ, «газовая шапка»; 8 – зона защемленных УВ, капельные и пленочные
формы УВ, зависшие в ЗА; 9 – зона УВ насыщения; 10 - зона капельных УВ в воде,6
«капельно-пленочная шапка»; 11 - зона эмульгированных и растворенных УВ
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ
ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ
Объект-загрязнитель
Водозаборные
сооружения
Зона
аэрации
Водонасыщенная зона
уровень подземных вод
линза свободных нефтепродуктов (НП)
Разгрузка подземных вод на
рельеф в виде родников
Река
направление движения свободных НП
направление движения растворенных НП
испарение НП с поверхности линзы
7
ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ
ГЛУБИННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИДЕНТИФИКАЦИИ ЛИНЗ
- 64 Геохимическая съемка
Анализ проб воздуха из шпуров
Аномалии с повышенным [CH4], [CO2]
и пониженным [O2]
бурение скважин
отбор проб
химический анализ
изучение полож ение в разрезе линзы свободных у/в
ск важинная резистивиметрия и видеокаротаж
определение границ у/в линзы в скваж ине
Факторы, лимитирующие комплекс
методов
Урбанизированная территория
Мешающие факторы
Площадная и профильная наземная
геофизическая съемка затруднена
Скважинные и межскважинные
исследования
гамма-каротаж
уточнение полож ения литологических границ и изучение
глинистости
ИК и ОРВП
исследование электрических свойств загрязненных и
незагрязненных грунтов
М ежскважинное радиоволновое просвечивание,
применение георадара
Латеральное распространение загрязнения –
томографическая обработка – 3D геоэлектрическая
карта исследовательского блока пород в виде
горизонтальных и вертикальных сечений с изолиниями
значений эффективного электрического сопротивления
Рисунок 1.11
9
ЦИКЛ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
10
ТИПИЗАЦИЯ ЭТАПОВ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ
ПОЧВЕННОГО ОБЪЕКТА
11
МНОГОУРОВНЕВАЯ ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРИЕМА И
АНАЛИЗА ГЕОПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ
Уровень III
Дистанционное
зондирование Земли
Ресурс «П»
Уровень II
Производственный
экологический
мониторинг
Уровень I
Полевые
испытания
Космическая
съемка
Оценка по
пилотному
заданию
Детализация и
картирование
загрязнения
12
СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ
ГИС проект
Комплексная оценка состояния
объектов геологической среды
Оценка качества воздуха
S1*
Растения
S2*
Микроорганизмы
Водные объекты
Почва / грунт
Почвенные флюиды
S3*
Информационно-расчетный модуль оценки источников загрязнения
{g1}
Прецедент
{g2}
{g3}
Аудит
Фото-съемка
{g4}
Аэрокосмические
Атмохимические


Микробиологические
Химический анализ
Sm*
Полевая геофизика
Каротаж
{gn}
Комплексная оценка
экологических рисков (ЭР)
Технологическая
Геологическая
Социальная
Биологическая
Пожарная безопасность
Химическая
{RT}
{RG}
{RS}
{RB*}
{RP*}
{RС*}
Дистанционные
Лабораторные
Полевые
исследования
{g }
{g '}
Интерпретация, дешифрирование,
камеральная обработка
{S'}= {f {g'}}
Расчетно-аналитические оценки на
основании стандартных методик
Прогнозно-аналитический модуль моделирования экологически опасных
факторов
{g''}
Результаты моделирования
{R}= {F {g', S*}}
Оценка рисков на основании
интегральных методик
У=f{R+Z}
Прогноз ущерба на основании
интегральных методик
13
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ
Сбор данных
Идентификация возможных
неблагоприятных воздействий
Определение вероятности
поражения экосистемы
Расчет вероятности реализации
неблагоприятных воздействий
Определение реальной величины
неблагоприятного воздействия
поражающих факторов
УЧЕТ:
Зонально-биоклиматических
и ландшафтно-литологических
факторов;
Химического состава нефтей
и продуктов их трансформации
Оценка уровня возможных
воздействий поражающих
факторов
Расчет величины
экологического риска
Определение цены
экономического риска
Принятие решения о
приемлемости риска
Разработка мероприятий по
снижению степени рисков
Контроль
14
МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРА ЛИКВИДАЦИИ НАКОПЛЕННОГО
ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА
Инженерно-технологический
центр «СканЭкс»
Москва
Оперативный космический мониторинг
экологической обстановки
- Лицензия на космическую деятельность
Российского
авиационно-космического
агентства рег. № 870К от 9 февраля 2008 г.
ООО «ЭкоСтрой-Инвест»
Красноярск
Инженерно-геотехнические и
инженерно-экологические изыскания
Допуск СРОСП-П-03246.2-16012014
Уточнение
Фонд
«Национальный Центр
Экологического
Менеджмента
и Чистого Производства
для нефтегазовой
промышленности»
РГУ нефти и газа имени
И.М. Губкина
ООО «ФРОНТ Геология»
Нижний Новгород
Инженерно-геологические изыскания
Допуск СРО № 0014.04-2010-5258053983-И-027
Группа Компаний
«ЭКОРЕСУРС»
Компания «ВНИИСМИ»
Москва
Инженерно-геотехнические и
инженерно-экологические изыскания
 Оконтуривание загрязнения
прилегающих территорий и
прогнозирование степени приращения
периферийной загрязненности;
 Исследование химического состава и
комплекса физико-химических свойств
отходов
Результат
Проект технического задания на
выполнение проектных работ по
ликвидации накопленного экологического
ущерба;
Отчет о проведении
экспериментальной апробации проекта
рекультивации прилегающих территорий
выбранного способа и технологии
обезвреживания или утилизации отходов
Допуск СРО № И.005.005.77.1361.11.2012
Институт проблем
нефти и газа РАН
Сибирский
федеральный
университет
Дренажная траншея для
нефтепродуктов
Резистивиметрия и
15
термометрия речных вод
Активный барьер
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ОЧИЩЕНИЯ
Рисунок 1.12
ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Принципиальная схема работы проницаемого активного барьера
Аллювиальный водоносный горизонт
Уровень грунтовых вод (УГВ)
А) статический
Б) динамический
4-Механический барьер
5-Гидродинамический барьер
1-р.Сакмара или водоем с загрязненной водой
6-Водозаборные скважины чистых вод
2-Водоупорные породы верхнепермского отдела
7-Дренаж загрязненных вод
3-Поток загрязненных вод
8-Источник загрязнения
Рисунок 1.13
Переработка
Схема использования комплексного гидродинамического
и геохимического
Очищение (извлечение)
Локализация
Идентификация
 Дистанционные методы
(аэрокосмический мониторинг);
Полевые исследования:
- с отбором керна для анализа
(различные виды съемок),
- без отбора керна для анализа
(геофизические методы);
Лабораторные исследования
Методы ограничения
распространения
загрязнений:
 проницаемые (активные)
 непроницаемые барьеры
барьера [51]
Гидромеханические методы
(перехватывающего канала,
депрессионной воронки, шахтного
лучевого дренажа, вакуумирования
и т.п.)
Применение
комплексных
технологий
Термодесорбционные
методы;
Электроосмотические
методы;
Микробиологические
технологии;
Минерализации
16
ОПЫТ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
Схема системы эшелонированной защиты
Двухъярусный шахтно-лучевой дренаж:
уязвимых объектов от глубинного
1-шахтный колодец; 2-лучевая скважина на
нефтяного загрязнения
воду; 3-лучевая скважина на нефтеотход;
1 – загрязняющий объект, 2 – поток
4-естественный УГВ; 5-сниженный УГВ;
загрязненных ГВ,
3 – непроницаемая
6-слой нефтеотходов; 7-водоприемная
барьерная зона, 4 – активная барьерная зона,
скважина; 8-емкость для сбора
5 – (уязвимый объект (например, водозаборное
нефтеотходов
сооружение, поверхностный водный объект) 17
ОПЫТ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Здания и сооружения
Наименование
Площадь, м²
40
70
25
710
50
40
1 500
7 500
-
КПП
Шлагбаум
Пандус
Дренажная емкость
Ограждающий вал
Водоотводной канал
Дренажная канава
Площадка хранения
Технологическая площадка
Режимно-наблюдательная скважина
Водопропускная труба и система очистки СВ
8
6
10
11
■
3
■
9
2
4
1
5
7
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ПЛОЩАДКА БИОДЕСТРУКЦИИ
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА
Отработанные
буровые
растворы
Буровые
шламы
Строительные отходы
Фазовая декантация жидких
нефтесодержащих отходов
Углеводородный концентрат
Углеводородный концентрат
Очищаемая вода
Металлический лом
Промежуточный продукт с
остаточным
нефтесодержанием
<1%
Отмывка грунтов
и твердых отходов
Твердые
нефтешламы
Очищаемая вода
Жидкие
нефтешламы
Кек с нефтесодержанием >
3%
Нефтезагряз
-ненные
грунты
Электроэнергия
на нужды
предприятия
Линзы
Солесодержащие грунты
Хим.
загрязненные
грунты
Био-газ
Биохимический
реактор №1
Биохимический
реактор №2
Технологическая
карта №1
Технологическая
карта №2
Доочистка отходов / обогащение
Глубокая очистка воды