Смоленский государственный университет

Контрольная работа

по предмету техногенные системы и экологический риск

на тему:

«Экологические проблемы нефтедобывающей промышленности»

Выполнила

Студентка 5 курса экология

Базанова А. А.

Преподаватель: Циганок В. И.

Смоленск 2010

ПЛАН

1. Историческая справка о нефти. Первая добыча.

2. Возникновение нефти

3. Добыча нефти и газа

4. Современная технология добычи нефти

5. На сколько хватит нефти

6. Влияние нефтедобычи на природу

7. Опасный промысел

8. Авария в Мексиканском заливе – человек или природа?

9. Итог

10. Используемая литература

Историческая справка о нефти. Первая добыча

Мировой рынок нефти в современном его виде достаточно молод, но при этом нефть начали использовать в различных целях уже очень давно. Здесь специально употребляется слово использовать, потому как люди, которые жили в таком временном отдалении, не утруждали себя в каких-то определённых действиях, связанных с добычей и уж тем более переработкой данного сырья. Если обратиться к истории нефти и её первом применении, то нам придётся затронуть античный период. Точной даты первого факта получения и использования горючей жидкости знать просто невозможно, и в то же время есть определённые средние цифры, которые приводят различные источники.

Даты первого использования нефти уходят в 7000-4000 тысячелетия до нашей эры. Нефть тогда была известна древнему Египту, велись промыслы на берегах Евфрата, а так же на территории древней Греции. Как правило, нефть просачивалась через трещины земного покрова, а древние люди собирали это интересное маслянистое вещество, практически не прикладывая ни каких усилий по добыче. Таков был один из вариантов добычи. Второй вариант был уже более трудоёмким. В местах где наблюдались выделения нефти из под земли выкапывались колодцы, куда она сама набиралась, и для использования её оставалось только вычерпать какой-либо ёмкостью. Сейчас такой метод является практически невозможным ввиду истощения запасов на небольших глубинах. Как вы видите, те далёкие времена отличались многим, в том числе и технологиями добычи ресурсов. Нефть уже тогда использовали в качестве: строительного материала, осветительного масла, смазочного средства для колёс, военного орудия, лекарственного средства, например от чесотки и от других недугов.

Да, это очень далеко от текущей даты и сейчас с трудом можно представить, как можно лечиться или, например, освещать помещение чёрной горючей жидкостью. Прогресс человечества даёт о себе знать – новые технологии, так или иначе, вытесняют старые.

Возникновение нефти

В первую очередь хочется осветить такой тонкий и спорный вопрос, связанный с возникновением нефти. До сих пор научные точки зрения сталкиваются друг с другом. И на то есть свои причины. Существует две основные теории возникновения нефти:

● биогенная

● абиогенная

Биогенная теория является более классической вариацией возникновения нефти. Она же отстаивается и большинством учёных. Согласно органической (биогенной) теории нефть возникает в результате накопления остатков растений и животных на дне в различных, как пресных, так и морских водоёмах. Затем, после накопления, осадок уплотняется и посредством природных биохимических процессов происходит его частичное разложение с выделением сероводорода, диоксида углерода и других веществ. После окончания биологических и химических процессов осадок погружается на глубину 3000-4500 метров, где и происходит самое главное – отделение углеводородов от органической массы. Этот процесс протекает при температуре 140-160. Далее нефть попадает в подземные пустоты, заполняя их и тем самым образуя то, что люди называют месторождениями. Двигаясь далее вниз, органический пласт подвергается всё большей температурной нагрузке и свыше 180-200º С перестаёт выделять углеводороды (нефть), но при этом начинает активно выделять газ, тот самый газ, который мы с вами используем ежедневно.

Абиогенная или химическая теория возникновения нефти является главным противоположным мнением по отношению к биогенной в ряду научных специалистов. Десятью годами позже, в октябре 1876 года, на собрании русского химического комитета выступил Д.И. Менделеев где выдвинул свой научный взгляд на происхождение нефти. Он утверждал, что вода попадая в расколы земного покрова, просачивается глубоко вниз и вступает в реакцию с карбидами железа под воздействием давления и температуры, преобразуется в углеводороды и затем поднимается вверх, заполняя пористые слои. Посредством экспериментов Менделеев доказал возможность синтеза углеводородов (нефть) из неорганических веществ. Фактически именно знаменитый русский химик – Д.И. Менделеев впервые чётко, развёрнуто обосновал свою точку зрения. Надо сказать, что до сих пор учёные не сошлись в едином мнении. Но мир состоит из противоположностей. И скорее всего именно стремление открыть, что-то новое, доказать что-либо или показать другим в новом свете и движет миром.

Добыча нефти и газа

Породы с крупными порами, в которых собирается нефть, называются резервуарными или коллекторами. Поры между частицами заполняются смесью нефти, газа и воды; эта смесь в процессе уплотнения выжимается и тем самым принуждается к миграции из пор пород.

Нефть и газ залегают в породах всех возрастов даже в трещиноватых и выветрелых приповерхностных зонах докембрийского кристаллического фундамента. Наиболее продуктивные породы-коллекторы Северной Америки были сформированы в ордовикском, каменноугольном и третичном периодах. В других частях света добывают нефть в основном из отложений третичного возраста.

Месторождения нефти и газа приурочены к структурно-приподнятым участкам, таким, как антиклинали, но в региональном плане большинство месторождений располагается в крупных впадинах, так называемых осадочных бассейнах, куда за геологическое время вносятся большие объемы песков, глин и карбонатных осадков. Многочисленны такие нефтяные месторождения по краям континентов, где реки откладывают приносимый ими материал в морские глубины. Примерами подобных районов являются Северное море в Европе, Мексиканский залив в Америке, Гвинейский залив в Африке и регион Каспийского моря. Здесь бурятся скважины при глубине моря до 1500 м.

Впервые нефтяная скважина была пробурена в 1865 году. Однако систематическая добыча нефти в мире началась лишь спустя 2000 лет. И по сей день бурение скважин – это единственный способ пробиться к залежам нефти. После бурения скважины и появления доступа к его месторождению. Из-за давления внутри пласта, нефть, как правило начинает фонтанировать на поверхность земли.

Существуют три, самых распространённых, способа добычи нефти:

▪ фонтанный - он же самый простой способ добычи

▪ газлифтный – специфичный способ добычи

▪ насосный – часто применяемый способ добычи

Насосный способ хотелось бы выделить отдельно, так как при помощи него добывается около 85% всей добываемой на нашей планете нефти. Глубина нефтяных скважин может варьироваться от нескольких десятков (очень редко) и сотен метров до нескольких километров. Ширина скважин может достигать величины от 10 см до 1метра. На территории России залежи нефти находятся на очень больших глубинах – от 1000 до 5000 метров.

Важные нефтегазоносные области окружают Мексиканский залив и продолжаются в его подводную часть. Они включают богатые месторождения Техаса и Луизианы, Мексики, о.Тринидад, побережья и внутренних районов Венесуэлы. Крупные нефтегазоносные области располагаются в обрамлении Черного, Каспийского и Красного морей и Персидского залива. Эти районы включают богатые месторождения Саудовской Аравии, Ирана, Ирака, Кувейта, Катара и Объединенных Арабских Эмиратов, а также Баку, Туркмении и западного Казахстана. Нефтяные месторождения островов Борнео, Суматра и Ява составляют основные зоны полезных ископаемых Индонезии. Открытие в 1947 нефтяных месторождений в Западной Канаде и в 1951 в Северной Дакоте положило начало новым важным нефтегазоносным провинциям Северной Америки. В 1968 были открыты крупнейшие месторождения у северного побережья Аляски. В начале 1970-х годов крупные нефтяные месторождения были обнаружены в Северном море у берегов Шотландии, Нидерландов и Норвегии. Небольшие нефтяные месторождения имеются на побережьях большинства морей и в отложениях древних озер.

Конечно же сейчас нефть не добывают, просто дожидаясь когда же она заполнит природный колодец или выжимая известковые породы, пропитанные углеводородами. В реальных условиях способ доступа к нефтяным месторождениям мало чем изменился по отношению к чуть более чем вековой давности.

Современная технология добычи нефти

Процесс добычи нефти можно условно разделить на 3 этапа:

1 - движение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин,

2 - движение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности - эксплуатация нефтяных скважин,

3 - сбор нефти и сопутствующих ей газов и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа.

Перемещение жидкостей и газа в пластах к эксплуатационным скважинам называют процессом разработки нефтяного месторождения. Движение жидкостей и газа в нужном направлении происходит за счет определенной комбинации нефтяных, нагнетательных и контрольных скважин, а также их количества и порядка работы.

Самая глубокая скважина в мире находится в России на Кольском полуострове, - она располагается на глубине 12,3 километров, но правда относится к разряду научных. Научные скважины используются в основном для изучения геолого-химического состава пластов земли.

На сколько хватит нефти

Это вопрос можно услышать сейчас где угодно и от кого угодно, от бабушек не лавочке у подъезда до разговоров за большими круглыми столами видеостудий ведущих каналов. А не кажется ли странным тот факт, что всего лишь, через сто лет после начала массовой добычи нефти человечество находится на стадии исчерпания этого нужного ресурса. Да, действительно, необычно - всего сто с небольшим лет добычи и ресурсам, которые образовывались миллионы лет, конец. Но всё спорно в нашем мире.

Сравним две простые средние цифры мирового объёма добычи нефти : объём добытой нефти к 1920г равен 95 млн. тонн, к 1970г равен 2300 млн. тонн. На данный момент специалисты оценивают общий мировой объём запасов нефти в 220-250 млрд. тонн. Конечно данная цифра приводится с учётом неразведанных запасов, которые составляют примерно 25% от вышеуказанной цифры. И всё-таки давайте попробуем вместе посчитать, на сколько хватит нефти нашей планете исходя из разведанного мирового запаса нефти и среднего ежегодного мирового спроса:

● Разведанные запасы нефти 200 млрд тонн

● Ежегодный спрос на нефть 4.6 млрд тонн

Здесь хотелось бы ещё раз подчеркнуть, что 43,5 года это средняя цифра. Точной цифры, т.е. количества лет, на которое хватит нефти не может получить ни один специалист, ввиду того, что постоянно:

♦ изменяется объём мирового спроса на нефть

♦ изменяются данные по запасам нефти в каждой стране

♦ развиваются технологии добычи нефти

♦ развиваются технологии энергопроизводства

Так же в расчётах не принимают участия неразведанные запасы.

Влияние нефтедобычи на природу

1. Нерегулярный в экономическом смысле рост объёмов и темпов добычи нефти, газа и других топливно-енергетических ресурсов обуславливает опасные деградационные процессы в литосфере (обвалы, локальные землятресения, провалы и другое).. Одной из причин частых землетрясений является увеличение напряжения земной коры под воздействием закачиваемой в скважины воды высокого давления.

2. Одним из крупнотоннажных загрязнителей атмосферного воздуха при добычи нефти является попутный газ, который наряду с фракциями легких углеводородов содержит сероводород. Миллионы кубометров попутного газа десятки лет сжигались на факельных установках, что привело к образованию сотен тысяч тонн оксида азота, оксида углерода, диоксида серы и продуктов неполного сгорания углеводородов.

Как видно, несмотря на довольно высокую степень применения попутного газа, ежегодно десятки миллионов кубометров этого ценного сырья ещё сжигают на факелах или просто теряют при добычи нефти. Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых более 500 составляют жидкие углеводороды. После попадания в почву или на водную поверхность из нефти в атмосферу выделяются легколетучие фракции углеводородов. Так, известен случай скопления паров углеводородов вдоль железной дороги из-за аварии на трубопроводе сконденсированным углеводородом в Башкирии. При прохождении пассажирского поезда эти пары воспламенились, и сильный пожар вокруг поезда привел к многочисленным человеческим жертвам.

3. При содержании нефти в воде 200-300 миллиграмм на кубический метр происходит нарушение экологически равновесного состояния отдельных видов рыб и других обитателей водных сред. Нефть также активно взаимодействует со льдом, который способен поглощать её в количестве до одной четвёртой своей массы. При таянии такой лёд становится источником загрязнения любого водоёма. С этими водами в водоём поступило более десяти тысяч тонн загрязняющих веществ. Подземные воды подвергались загрязнению нефтяной промышленностью продолжительное время. Изучение процессов загрязнения подземных вод показало, что 60-65% загрязнений происходит при аварии водоводов сточных вод и бурении скважин, а 30-40% загрязнений происходит из-за неисправностей глубинного оборудования скважин, что приводит к перетоку минерализированных вод в пресноводные горизонты. Гидрохимический контроль родников и артезианских скважин проведённый в 1995 году, показал, что из 523 родников 90 характеризуется повышенным содержанием в воде хлоридов.

4. Ежегодно под бурение нефтяных скважин, прокладку трубопроводов и автомобильных дорог отводится более 1000 га земель, из них большая часть возвращается после рекультивации. Однако, несмотря на проведение ре-культивационных работ, часть земель возвращается с ухудшенной агрохимической структурой или вовсе становятся непригодной для выращивания сельскохозяйственных культур. Вышеизложенное показывает, что нефть и нефтепродукты относятся к загрязняющим веществам, вступающим в химическое взаимодействие с компонентами природной среды.

5. При переработке нефти возникают так же экологические проблемы, связанные прежде всего с первичной очисткой нефти и её обессериванием. В 1996 году при первичной переработке нефти в окружающую среду поступило 91,8 тысяч тонн газо-образованных загрязняющих веществ.

Опасный промысел

Нефтяной промысел всегда был и остается делом рискованным, а добыча на континентальном шельфе — опасна вдвойне. Иногда добывающие платформы тонут: какой бы ни была тяжелой и устойчивой конструкция, на нее всегда найдется свой «девятый вал». Другая причина — взрыв газа, и как следствие — пожар. И хотя крупные аварии редки, в среднем раз в десятилетие (сказываются более жесткие по сравнению с сухопутной добычей меры безопасности и дисциплина), но от этого они еще более трагичны. С пылающего или тонущего стального острова людям попросту некуда деться — вокруг море, а помощь не всегда приходит вовремя. Особенно на Севере. Одна из крупнейших аварий произошла 15 февраля 1982 году в 315 км от берегов Ньюфаундленда. Построенная в Японии «Оушен Рейнджер» была самой большой полупогруженной платформой того времени, благодаря своим большим размерам она слыла непотопляемой, а потому ее использовали для работы в самых тяжелых условиях. В канадских водах «Оушен Рейнджер» стояла уже два года, и люди не ожидали сюрпризов. Вдруг начался сильнейший шторм, огромные волны заливали палубу, срывали оборудование. Вода проникла в балластные цистерны, накренив платформу. Команда попыталась исправить положение, но не смогла — платформа тонула. Некоторые люди прыгали за борт, не думая о том, что продержаться в ледяной воде без спецкостюмов им удастся лишь несколько минут. Спасательные вертолеты не смогли вылететь из-за шторма, а команда пришедшего на помощь судна безуспешно пыталась снять нефтяников с единственной шлюпки. Не помогли ни веревка, ни плот, ни длинные шесты с крюками — так высоки были волны. Все 84 работавших на платформе человека погибли. Совсем недавняя трагедия на море вызвана ураганами «Катрина» и «Рита», бушевавшими в августе—сентябре 2005 года на восточном побережье США. Стихия прошлась по Мексиканскому заливу, где работают 4 000 добывающих платформ. В итоге было уничтожено 115 сооружений, 52 повреждено и нарушено 535 сегментов трубопроводов, что полностью парализовало добычу на заливе. К счастью, обошлось без человеческих жертв, но это самый большой урон, когда-либо нанесенный нефтегазовой отрасли этого района.

Авария в Мексиканском заливе – человек или природа?

Авария в Мексиканском заливе, где после взрыва и затопления буровой платформы на воде образовалось огромное нефтяное пятно, стала первой подобной катастрофой в истории человечества. Для ее ликвидации, как отмечают эксперты, возможно, придется применить экстраординарные средства, а последствия ЧП могут заставить пересмотреть планы развития нефтедобычи на морском шельфе.

Управляемая компанией BP нефтяная платформа в Мексиканском заливе затонула 22 апреля после 36-часового пожара, последовавшего вслед за мощным взрывом. Нефть на этой платформе добывалась с рекордной глубины в 1,5 тысячи метров. Сейчас нефтяное пятно достигло побережья штата Луизиана и приближается к берегам двух других штатов США – Флориды и Алабамы. Специалисты опасаются, что пострадают животные и птицы национального заповедника в Луизиане и окрестных национальных парках. Под угрозой биологические ресурсы залива.

Береговая охрана и Служба управления минеральными ресурсами США ведут расследование причин взрыва буровой платформы.