Автореферат Назарова


 

УДК  691:666.9732                                                          На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 НАЗАРОВ ЕСЕНЖОЛ АСЫЛБЕКУЛЫ

 

 

 

Совершенствование технологии очистки сточных вод

при нефтедобыче (на примере месторождения Каражанбас)

                                                            

 

 

25.00.36 –Геоэкология

 

 

 

Автореферат

 

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2007

Работа выполнена в Кызылординском Государственном университете имении Коркыт-Ата

 

Научные руководители:                                 доктор химических наук
                                                                          Казова Р.А.

                                                                        кандидат технических наук

                                                                          Бурханов Б.Ж.

 

Официальные оппоненты:                             доктор технических наук

                                                                          Естемесов З.А.                                                                   

                                                                          кандидат технических наук

                                                                          Мырзабекова А.М.

 

 

 

Ведущая организация:                                  Атырауский институт нефти и газа

 

 

 

 

Защита состоится «02» июля 2007г в 16.30 часов на заседании диссертационного совета Д 14.15.07 при Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева по адресу: 050013, г. Алматы ул. Сатпаева 22,  корпус НК,  конференц-зал.

 

С диссертацией можно, ознакомится в библиотеке КазНТУ имени К.И.Сатпаева.

 

Автореферат разослан «__» ___________2007г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ученый секретарь диссертационного совета                         О.А. Сарыбаев

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность проблемы. Воздействие нефтегазового месторождения на окружающую среду отличается интенсивностью, разнообразием и значительными масштабами.

В процессе разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, транспортировки углеводородного сырья имеет место загрязнение почвенного покрова и окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, нефтяными газами, продуктами их сгорания, сероводородом и оксидами серы, засолениея минерализованными промысловыми сточными водами, буровым раствором, отходами бурения и др. Масштабы и интенсивность антропогенного давления на экосистему в нефтегазовом комплексе принимает угрожающий характер. В этой связи актуально своевременное выявление и оценка очагов деградации и засолевания почвенного покрова, эколого-аналитическоге изучение состояния литосферы на нефтегазовом месторождении, разработка научных основ снижения техногенного воздействия на окружающую среду путем совершенствованием технологии очистки сточных вод, образующихся в процессе освоения месторождения и предварительной подготовки нефти.

В совершенствовании техники и технологии для предупреждения и снижения отрицательного воздействия на окружающую среду работ по добыче нефти и газа, актуальны вопросы детального изучения состояния природной среды в районе нефтегазодобычи,  выявление факторов негативного воздействия.    

 Обзор литературных источников по охране окружающей среды на нефтегазодобыче, показал, что первая стадия освоения месторождения – это оценка состояния компонентов биосферы. В этом направлении имеются данные по оценке воздействия предприятия на окружающую среду (ОВОС), отдельные работы по утилизации нефтешламов, замазученного грунта. Эти работы в основном, посвящены переработке нефтешламов, очистке сточных вод. В данной области известны работы З.А. Естемесова, Н. Жалгасулы, М.Б. Нурпеисовой, К.Ш. Фаизова, М.М. Раимжановой, Ж.С. Алимбекова, У.Ж. Джусипбекова и др.. Ими изучены экологические функции и устойчивость почв к антропогенным нагрузкам, загрязнение почв тяжелыми металлами и др.. Однако недостаточно сведений по изучению засоленности почв, очистке промышленных сточных вод.

Необходимо на основе полевых и разносторонних лабораторных эколого-аналитических исследований изучить химические свойства нефтезагрязненных и нарушенных земель нефтепромыслов, химико-экологические показатели нефтяных отходов, изучить возможность совершенствования очистки сточных вод нефтепромысла, необходимо оценить современное экологическое состояние территории промыслов и технологического нарушения  природной среды в соответствии с международными стандартами.

Таким образом, рассматриваемая в работе задача совершенствования технологии очистки сточных вод и разработка управленческих природоохранных  решении по охране окружающей среды на основе международных стандартов для снижения антропогенного воздействия добычи нефти является актуальной.

Идея работы состоит в существенном снижении негативного техногенного воздействия на окружающую среду при освоении и разработке месторождения Каражанбас путем обезвреживания сточных вод нефтедобычи в соответствии с международными стандартами охраны окружающей среды ИСО 14000.

Цель диссертационной работы заключается в совершенствовании технологии очистки сточных вод при нефтедобыче для снижения засоленности почв на основе международных стандартов.

Для достижения поставленной цели определены и решены следующие задачи:

- оценка воздействия на окружающую среду нефтегазового месторождения Каражанбас;

- изучение физико-химических свойств отходов, засоленности почв, совершенствование технологических основ очистки сточных вод;

- разработка управленческих рекомендации по снижению техногенного воздействия на окружающую среду на основе международного стандарта серии ИСО 14000;

На защиту выносятся следующие научные положения:

-  зависимость степени засоленности почв от концентрации и вида поллютантов, позволяющая оперативно регулировать технологические процессы их очистки;

- взаимозависимость концентрации солей NaCl - MgSO4 - CaSO4 в почве от воздействия сточных вод, позволяющая установить степень ее засоленности, в диаграмме «состав- свойство»;

- совершенствование технологии очистки сточных вод, рекомендуемая в  управлении охраны окружающей среды на месторождении в соответствии с требованием международного стандарта ИСО 14000;

Научная новизна:

- установлено, что степень засоленности почв от воздействия сточных вод, отличающаяеся  от известных тем, что:

она в первую очередь зависит от концентрации - ионов кальция Ca2+, сульфата [SO42-],хлора [Cl-], магния Mg2+;

диаграммный анализ системы NaCl - MgSO4 - CaSO4 при t0 = 250 C, показал, что наибольшая степень засоленности (до 99,7%) находится  в области с соотношением  NaCl : MgSO4 : CaSO4 = 10 : 60 : 30;

- усовершенствованная технология очистки сточных вод нефтедобычи отличается от известных тем, что ее эффективность превышает в 4 раза;

- разработаны управленческие рекомендации по снижению техногенного воздействия нефтегазового месторождения на окружающую среду;

Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы корреляционного анализа и симплекс-решетчатого планирования взаимодействия в многокомпонентных системах с построением диаграммы «состав-свойства», методы физико-химического инструментального анализа: ИК-спектроскопии, газожидкостной хроматографии.

Научное значение работы заключается в получении закономерностей воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду, в особенности засоление почв компонентами - ионами кальция Ca2+, сульфатов [SO42-],хлора [Cl-], магния Mg2+; а также в выполнении диаграммного анализа системы    NaCl - MgSO4 - CaSO4 методом симплекс-решетчатого планирования экспериментов;

Практическая ценность заключается в выполнении мониторинга с выявлением источников загрязнения почв, в совершенствовании технологии очистки сточных вод с использованием коагулянта, что позволяет снизить техногенную нагрузку на окружающую среду за счет сокращения сбросов в процессе подготовки нефти и бурения. Разработанные природоохранные мероприятия рекомендованы к практическому применению на предприятиях нефтегазовой отрасли.

Личный вклад автора в науку состоит в проведении мониторинговых исследований на месторождении Каражанбас, теоретическом и экспериментальном решении поставленных задач, обобщении, анализе и интерпретации результатов лабораторных и полевых опытов, а также в получении указанных выше научных результатов и научных положений, вносимых на защиту.

Объектами исследования являются: нефтегазовое месторождение Каражанбас, почвы, сбросы сточных вод.

Апробация  работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях в Институте химических наук им. А.Б. Бектурова (г. Алматы, 2003, 2004 гг.), Алматинском институте энергетики и связи (Алматы, 2005г.), КазНТУ им. К.И. Сатпаева (Алматы, 2006г.).

Реализация основных результатов диссертации. Основные результаты получены непосредственно при полевых испытаниях на месторождении Каражанбас, которые подтвердили данные лабораторных исследований. Результаты можно рекомендовать для внедрения на нефтегазовых месторождениях, для включения в программы курсов по геоэкологии, промышленной экологии в ВУЗах.

Публикации. Основные научные результаты кандидатской диссертации опубликованы в 12 научных трудах, 5 из них в изданиях, перечень которых утвержден Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки МОН РК, 7 - в материалах международных научных конференций.

     Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х разделов, заключения, списка использованных источников из 117 наименований, изложена на  127 страницах компьютерного текста, содержит 42 таблицы и 12 рисунков.

 

 

 

 

 

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

1 Современное состояние загрязнения окружающей среды при нефтедобыче

 Причинами образования  нефтяных  загрязнения в основном являются аварийные и технологические выбросы из скважин, емкостей  внутри промысловых  коллекторов.  Значительны  потери нефти из магистральных нефтепроводов при ее транспортировке. Техногенная деградация земель в зонах интенсивного промышленного  освоения  нефтяных месторождений достигает 30 %.

Космическая съемка показала, что за 30 лет промышленного освоения  углеводородных месторождений на Мангышлаке насчитывается более 2 тыс.  амбаров нефти.

 По оценкам ученых-химиков загрязнение почвенного покрова углеводородами, обогащенными смолами и парафином, ведет к гудронизации их профиля,  образованию плотных водо- и воздухонепроницаемых битумных корок. На старейших месторождениях Мангышлака толщина подобных корок достигает 5-7 м.  В них накапливаются токсины.  Регенерация и очищение почв происходят крайне медленно.

В регионах с интенсивной  техногенной  нагрузкой  имеет большое значение  проблема захоронения промышленных стоков в глубокие водоносные горизонты.  Для  подземного  захоронения используются водоносные горизонты, залегающие ниже дренирующего влияния поверхностных водотоков,  не содержащие подземных  вод,  пригодных  для  водоснабжения и других целей.

В известных работах собраны статистические данные и описан состав загрязнителей, превалирующих компонентов, расчетные данные по отходам, характеристика вредных веществ, используемых и образующихся при нефтедобыче и вызываемых ими экологических последствий.

Таким образам обзор экологических проблем нефтегазового месторождения показал, что не имеется сведений по технологическим решениям снижения загрязнения окружающей среды при нефтедобыче, по изучению засоленности почв, очистки сточных вод и недостаточно разработана система управления окружающей средой. 

 

2 Воздействие месторождения Каражанбас на окружающую среду

Выполнены химико-аналитические исследования почв в районе бурения скважин по границе горного отвода месторождения. Во всех образцах грунта определено содержание щелочноземельных металлов (Ca,Mg), щелочных металлов (Na, K), а также хлора и сульфатов (SO42-) и величина  рН. Средняя концентрация элементов из верхних интервалов скважины не отличалась от проб поверхностного слоя почвы (в подошве разреза первого метра). Возрастание содержания легкорастворимых солей объясняется усилением промачивания почв и, как следствие промываемости почв  (таблица 1). За этот период засоленность возросла на 2.5%. 

Таблица 1 -  Содержание солей в бурых солонцеватых почвах

 

Параметр

Содержание, мг/100г

2004 г.

2005 г.

Калий (Kailua)K+

12,32          

13,40

Магний (Magnesium) Mg2+

20,66          

22,70

Натрий (Natrium)Na+

68,97          

69,17

Хлор-ион (Chloride) [Cl-]

125,57        

127,60

Кальций (Calcium) Ca2+

236,47        

242,38

Сульфаты (Sulphate) [SO4 2-]

662,82        

670.40

Сумма солей

912,00         

942,47

Как видно из таблицы 1, наблюдается наибольшее загрязнение почв хлоридами, кальциевым ионом и сульфатами. Закономерности изменения содержания солей за период с 2002 по 2005 годы представлены на рисунке 1. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Влияние продолжительности освоения месторождения на содержание солей в почве

 

По результатам аналитических исследований общее содержание углеводородов нефтяного ряда составляло до 81 мг/кг. Содержание полиароматических углеводородов в основном не превышает порога обнаружения. Освоение этих почв для земледелия возможно лишь при условии орошения.

 Аналитические данные устанавливают засоление уже в верхнем гори- зонте данных почв, где наблюдается более 1% легкорастворимых солей, причем с глубиной содержание солей увеличивается, достигая в суглинистых и глинистых прослойках 8% по плотному остатку. По типу засоления это сульфатно-хлоридные солончаки. Отношение С1/S04 больше единицы.  Из  двухвалентных  катионов  магний  преобладает  над кальцием. Почвы карбонатные обладают щелочной реакцией (рН 7.25) почвенного раствора.

Отмечены площади, подвергшиеся, техногенному воздействию: морские солончаки характеризуются содержанием суммы нефтепродуктов до 15 мг/кг; мышьяка – до 13.2мг/кг; свинца – до 145 мг/кг; цинка – до 450мг/кг; бария – до 285мг/кг. Выявлены закономерности изменения содержания солей в почве за период 2002-2005г.г.: приоритетные поллютанты SO42- - 670мг/100г; Ca2+- 242.4мг/100г; Cl--127.6мг/100г. Большая пестрота и разнообразие почвенного покрова, широкое распространение засоленных, солонцеватых почв и  солончаков определяет трудные почвенно-мелиоративные условия,   осложняемые  засушливостью климата и слабой обводнённостью   территории. Все  почвы, встречающиеся на месторождении Каражанбас, отличаются малой гумусностью, небольшой мощностью гумусового горизонта, низким  содержа-нием  элементов зольного питания, малой ёмкостью поглощения.

На месторождении Каражанбас для оценки воздействия на атмосферный воздух была проведена инвентаризация источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, в ходе которой были получены и систематизированы сведения о составе и количестве промышленных выбросов, распределены источники выбросов на территориях промышленных площадок; валовые и максимально разовые выбросы.

Всего выявлено 4 источника выбросов вредных веществ в атмосферу. Все источники выбросов нефте добывающих скважин и внутри промысловых автодорог являются неорганизованными.

Основными источниками загрязнения атмосферы при строительстве  скважин являются газы (таблица 2).

Таблица 2 - Загрязняющие вещества

 

Ингредиенты

 

эксплуатационные выбросы, г/кг топлива

Оксид азота (NO)

39

Диоксид азота (NO2)

30

Оксид углерода

25

Сернистый ангидрид

10

Углеводороды

12

Акролеин

1,2

Сажа

5

 

Значения выбросов нормируемых компонентов определены, исходя из предположения, что на каждом дискретном режиме они не превышают предельно- допустимые показатели.

На основе анализа данных инвентаризации источников выбросов были выявлены основные стационарные и передвижные источники загрязнения.

Разработана методика исследования систем, включающая природные минералы (галлит – NaCI, сульфат магния MgSO4  и сульфат кальция CaSO4). Изучение взаимодействия в подобных многокомпонентных системах ставит целью получение полной диаграммы «состав-свойство»  и степень  засоления.

Для изучаемой 3-х компонентной системы находили модель четвертой степени по  приближению. Модель четвертой степени, описывающая влияние состава на степень засоления образцов в системе NaCl-MgSO4-CaSO4 имеет вид:

У= ß1Х1+ ß2Х2+ ß3Х3+ ß12 Х¡ Х2 + ß13 Х¡ Х3 + ß23 Х¡ Х3 +y12 + Х¡ Х2( Х¡2)+y13Х ¡ Х3 ( Х1 – Х3)+ y23 Х 2 Х3 ( Х2 – Х3)+ á12 Х 1 Х2 ( Х1 – Х2)2+ á13 Х1 Х3 ( Х1 – Х3)2+ á23 Х 2 Х3 ( Х2 – Х3)+ ß1123 Х¡2 Х2 Х3+ ß1223 Х¡  Х22 Х3++ ß1233 Х¡ Х2 Х32

В результате выполнения экспериментов получены значения степени засоления образцов при изучаемой температуре. Составлена матрица планирования, в которой независимые переменные Х1, Х2,, Х3  представляют собой компоненты системы (таблица 3).

Нами изучено взаимодействие в системе NaCI - MgSO4 - CaSO4, при t=250C.

На диаграмме, построенной методом симплексных решеток, нанесены изотермические кривые степени засоленности с выявлением областей образования наиболее  засоленных почв.

Таблица 3 – Матрица планирования системы  NaCl-MgSO4-CaSO4

 

Номера опытов

Состав смеси

Индекс коэфф.

Степень засоления, %

доли единиц

мас. %

Х1

Х2

Х3

NaCI

MgSO4

CaSO4

1

1

0

0

100

100

0

У1

69,0

2

0

1

0

0

0

0

У2

89,2

3

0

0

1

0

0

100

У3

93,2

4

½

½

0

50

50

0

У12

91,0

5

½

0

½

50

0

50

У13

88,0

6

0

½

½

0

50

50

У23

93,5

7

¾

¼

0

75

25

0

У1112

96,2

8

¼

¾

0

25

75

0

У1223

92,0

9

¾

0

¼

75

0

25

У1113

90,0

10

¼

0

¾

25

0

75

У1333

97,2

11

0

¾

¼

0

75

25

У2223

98,1

12

0

¼

¾

0

25

75

У2333

99,0

13

½

¼

¼

50

25

25

У1123

98,7

14

¼

½

¼

25

50

25

У1223

99,2

15

¼

¼

½

25

25

50

У1233

98,9

 

Наибольшая степень засоления достигается при соотношении компонентов Х1 : Х2 : Х3 =10:60:30 (рисунок 2) . В области обогащенной сульфатами (3 область, рисунок 2) степень засоления наибольшая (до 99,8%): в то время как в «хлоридном углу» степень ниже (до 70-80%), что  обусловлено большей растворимостью хлоридов щелочных металлов (в частности хлорида натрия NaCI)  и более интенсивной вымываемостью хлоридов в сравнении с сульфатами.

 

 

 

 

 

                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Изотермический разрез системы NaCl-MgSO4-CaSO4

 

Управление отходами бурения. В процессе строительства скважины отходы образуются: при приготовлении бурового и тампонажного растворов, в процессе строительства скважин и автодорог,  в результате освоения скважины, а также при вспомогательных работах. Выполнены расчеты объемов шлама, буровых сточных вод, образования отходов бурения, образования замазученного грунта, образования твердо-бытовых отходов. Изучены физико-химические свойства    нефтесодержащих отходов.

Установлено, что помимо макрокомпонентов (кремния, алюминия, железа, бария) в замазученных грунтах и нефтешламах присутствуют в значительном количестве (мг/кг): ванадий (до 2000), титан(до 1000), хром, стронций, свинец (до 500). На уровне ПДК для почв в исследуемых замазученных грунтах обнаруживаются (мг/кг): медь (20), никель (30), цинк (7-10). Остальные элементы (молибден, галлий, ванадий, цирконий, скандий, олово, серебро и др.) содержатся в сравнительно небольшом количестве преимущественно в - тысячных, десятитысячных и менее долей процента. Для качественной и количественной оценки нефтепродуктов, их фракционного состава использовались методы инфракрасной спектрометрии, капиллярной газожидкостной хроматографии и весовой метод.

В результате длительного хранения отходов нефтедобычи изменяются их реологические параметры, обусловленные главным образом потерей легких фракций и загрязнением. Помимо этих фактов на изменение свойств отходов влияют и превращения в компонентном составе, проходящие под воздействием повышенных температур и солнечного излучения, причем разные классы углеводородов испытывают различные превращения. Поэтому изучены изменения физико-химических свойств углеводородного состава нефтяных отходов при длительном хранении его в различных условиях. Приведено сравнение свойств разных видов нефтешлама АО "Каражанбасмунай", хранящегося в течении 4-х месяцев в закрытом резервуаре (Н-Ш1) и после его хранения в тех же условиях, но в открытом резервуаре (Н-Ш2) и подвергшегося воздействию солнечного ультрафиолета (Н-Ш3). В средней ИК-области  обнаружена полоса поглощения 1460 см-1, характеризующая деформационные колебания метильных групп в открытых или фактических цепях и нафтенах (рисунок 3). 

 

Рисунок 3-   ИК- спектры нефтешламов Н-Ш1

 

Рисунок 4 – ИК-спектры нефтешламов Н-Ш3

 

В длинноволновой части спектра за репер была принята п.п. 720см-1, относящаяся к деформационным маятниковым колебаниям группы СН2- длинных парафиновых цепей. В отдельных случаях реперными считались и другие полосы поглощения (1380,750,875см-1). На ИК-спектрах  нефтешламов (рисунок 4) наиболее интенсивные полосы поглощения (1376 и 1462 см-1)обусловлены СН2- и СН3-группами парафиновых цепей.

Таким образом, в результате воздействия ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения на хранящиеся нефтепродукты, происходит разложение тяжелых фракций с образованием легколетучих углеводородов алифатического ряда. Для количественного анализа пробы отходов, отобранных из различных точек месторождения "Каражанбас" использованы высокоэффективные газовые, газожидкостные и спектральные методы.

 Комплексные исследования состава отходов показали, что они в зависимости от условия образования содержат различные формы углеводородов.

В нефтешламах, замазученных грунтах и донных отложениях амбаров содержатся окисленные ациклические углеводороды, а в нефтянных пленках и сырой нефти нормальные углеводороды, которые загрязняют окружающую среду.

 

 3 Эколого-технологические основы обезвреживания жидких отходов

При бурении нефтяных и газовых скважин на глинистом растворе используют морскую (техническую) и пресную воду.

На технические нужды расходуют воду оборотного водоснабжения, так как сброс буровых, производственных и бытовых сточных вод в море строго запрещен. В связи с этим все воды, образующиеся в процессе бурения скважин, необходимо собирать, очищать и подавать в специальные емкости для хранения и повторного использования.

  Предусмотрено использование бурового раствора на водной основе, без применения высокотоксичных веществ.

Результаты расчетов расхода воды при бурении скважины приведены в таблице 5.

 

Таблица 5 -  Результаты расчетов расхода воды при бурении скважины

Глубина бурения h, м

Количество воды для приготовления бурового цементного раствора на 1 м проходки под обсадные колонны,м3

Vр

Vц

V/

500

28,69

9,95

0,193

1000-2500

380,76

80,00

0,231

3000-3500

315,73

23,15

0,234

4000

81,92

30,00

0,236

 

Таким образом, условия строительства находятся на уровне общеотраслевых и обеспечивают минимальное воздействие на окружающую среду. При расчете расхода воды при бурении скважин определены коэффициент очистки растворов, объем технической воды (суточный) в зависимости от глубины скважины.

В настоящее время из всех  методов  физико-химической очистки сточных вод наибольшее распространение получил метод коагуляционной очистки. Нами предложена для экономической эффективности очистки сточных вод технология для очистки сточных вод железосодержащим коагулянтом.

 

1-накопитель; 2-насос; 3-нефтеловушка; 4-реактор коагуляции; 5-отстойник; 6-фильтр; 7-емкость для очищенный воды; 8-сборник твердых отходов;

 

Рисунок 5 – Аппаратурно-технологическая схема очистки сточных вод.

 

В основе технологий очистки сточных вод (рисунок 5) лежит отлавливание нефтеотходов в нефтеловушках и коагуляция железным купоросом. Отделение загрязняющих веществ растворов производится осаждением с последующей контрольной фильтрацией. Фильтрат поступает в емкость для вторичного использования, твердые отходы можно применить при строительстве дорог. Производительность очистного комплекса составляет 470 м3/сут.

Эколого-экономическая оценка очистки сточных вод показала, что  размер предотвращенного ущерба составляет 5 109 624 тенге/год.

 

4 Оценка системы управления защиты окружающей среды на предприятии

Выполнен анализ действующей системы экологического управления предприятия.

Анализ методов управления окружающей средой АО «Каражанбасмунай» рассмотрен согласно этапам модели международного стандарта ISO 14001 и соответствия каждого из этапов требованиям стандартов СТ РК ГОСТ Р ИСО 14001-98  и СТ РК ГОСТ Р ИСО 14004. Кроме того, необходимо сопоставительный анализ структуры международных стандартов с требованиями «Экологического кодекса Республики Казахстан» (от 09.01.2007г. №212-111 ЗРК).

Первым мероприятием этапа Планирования (п.4.3 СТ РК ГОСТ Р ИСО 14001) является составление перечня всех экологических аспектов деятельности предприятия, п.4.3.1 СТ РК ГОСТ Р ИСО 14001.

Предусматривается работа в области охраны окружающей среды АО «Каражанбасмунай»  согласно рабочей программы по охране и восстановлению окружающей среды, годовым планом природоохранных мероприятий, согласованным с Мангистауским областным управлением охраны окружающей среды, основанных на требованиях природоохранного законодательства, нормативных и руководящих документов.

В настоящее время предприятие реализует следующие стадии системы экологического менеджмента, при которых будут учитываться системы управления качеством на базе МС ИСО 9000, 14 000 и системы, построенной на базе европейских требований типа ОНSAS 18 000 связанной с вопросами промышленной безопасности и охраны здоровья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В диссертации содержатся новые научно-обоснованные результаты по снижению техногенного воздействия на окружающую среду  при добыче нефти  на месторождении Каражанбас и разработаны управленческие решения на основе международных стандартов для снижения антропогенного воздействия, внедрение которых вносит существенный вклад в область охраны окружающий среды региона. 

 Основные научные результаты, практические выводы и рекомендации, полученные, лично автором при выполнении диссертационной работы  заключаются в следующем:

1. На основе мониторинговых исследовании экологических проблем месторождения с точки зрения воздействия на литосферу, установлено, что не достаточно сведений по технологическим решениям снижения загрязнения окружающей среды при нефтедобыче. Необходимо изучение засоленности почв, физико-химических основ воздействия сточных вод на почву и совершенствование технологии очистки сточных вод.

2. Выявлены закономерности изменения содержания солей в почве за период 2002-2005г.г.: приоритетные поллютанты SO42- - 670мг/100г;     Ca2+- 242.4мг/100г; Cl--127.6мг/100г, что позволило обширно изучить влияние основных полютантов  на степень засоления почв.

3. Методом симплекс- решетчатого планирования изучен изотермический разрез системы NaCl-MgSO4-CaSO4 при температуре 250С с построением диаграммы «состав- свойство». Наибольшая степень засоления почв достигается при соотношении солеобразующих компонентов NaCl-MgSO4-CaSO4 =10:60:30;

4. Усовершенствована технология очистки сточных вод железо-содержащим коагулянтом. Эколого-экономическая оценка очистки сточных вод показала, что предотвращенный экологический ущерб составил более 5 млн. тенге/год. Сравнительная эффективность предлагаемого технологии выше в 4 раза по отношению к действующей в системе.

  5. Рекомендуется система управления окружающей средой, согласно международному стандарту ИСО 14001. Решение проблем управления окружающей средой, которое реализуется в системах, построенных на базе европейских требований типа 0HSAS 18000. Таким образом, реализуется эволюционный принцип решения проблем, связанных с качеством окружающей среды и безопасностью жизнедеятельности.

 Оценка полноты решения поставленных задач. В результате проведенных исследований выявлены закономерности воздействия нефтегазового месторождения Каражанбас на окружающую среду. Усовершенствованы технология очистки сточных вод железосодержащим коагулянтом и методика исследования систем, включающая природные минералы (галлит – NaCI, сульфат магния MgSO4  и сульфат кальция CaSO4), построена диаграмма «состав-свойство» изолиниями степени засоления. Рекомендована система управления окружающей средой, согласно международному стандарту ИСО 14001. Произведена эколого-экономическая оценка обезвреживания и очистки жидких отходов нефтедобычи. Таким образом, поставленная задача выполнена.

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов. Разработана методика оценки негативного воздействия нефтегазодобычи на окружающую среду, рекомендуется внедрять на нефтегазовых месторождениях. Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются при чтении лекций, выполнении  курсовых и дипломных работ.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Годовой предотвращенный экологический ущерб составил более 5 млн. тенге/год. Сравнительная эффективность предлагаемого технологии выше в 4 раза по отношению к действующей системе.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Проведенный обзор литературы, результаты теоретического и приклодного исследования позволяют сделать вывод о том, что представленная работа соответствует современному научно-техническому уровню. Ранее не проводились исследования в системе NaCl-MgSO4-CaSO4 с выявлением закономерностей засоленности почв, не изучалось влияние продолжительности на концентрацию солевых компонентов в почве, не имеется данных по диаграммному анализу солевых систем с получением полной диаграммы «состав-свойство» по изолиниям засоленности. Не имеется технологии очистки сточных вод и буровых вод с определением технологических параметров очистки.

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

 

1   Фаизов К.Ш., Джусипбеков У.Ж., Абиева Л., Раимжанова М.М., Назаров Е.А. О реабилитации нефтезагрязненных почв // Нефть и газ. 2003.  № 2. - С. 119-125.

2   Назаров Е.А., Кошен Г.У. Деградация почвенного покрова территории нефтяных месторождений Кызылординсой области // Научные достижения молодых ученых-химиков Казахстана: Тезисы докладов 3-ей Рес. научной конф. молодых ученых. - Алматы, 2003. - С.99-100.

3   Омаров С.С., Назаров Е.А., Иманов К.И. Влияние нефтедобычи на почвенный покров. // Гидрометеорология и экология. 2003. №4. - С. 169-174.

4   Омаров С.С., Назаров Е.А., Иманов К.И. Характеристика почвенного покрова нефтяного месторождения Каражанбас.//Гидро-метеорология и экология. 2003. №4. - С. 175-183.

5   Назаров Е.А. К оценке воздействия строительства нефтяных скважин на почвенный покров месторождения Каражанбас. // Химия и технология удобрений и материалов: Сборник научных трудов Межд. Научно-прак. конф. посвященный 70-летию со дня рождения д.т.н., проф. Д.З. Серазетдинова: – Алматы, 2004. - С. 184-187.

6   Омаров С.С., Назаров Е.А., Хлебников А.С. Гидрогелогическая характеристика территории месторождения Каражанбас// Гидрометеорология и экология. 2004. №1.- С. 179-186.

7   Хакимжанов Т.Е., Кашкарова З.А., Назаров Е.А. Внедрение СУОС на АО «Каражанбасмунай»//Проблемы развития энергетики и телекоммуникаций в свете Стратегии индустриально-инновационного развития Казахстана:  Сборник тезисов научно-практ. конф. - Алматы, 2005. - С. 111.

8   Назаров Е.А., Хакимжанов Т.Е., Казова Р.А. Характеристика нефтесодержащих отходов на АО «Каражанбасмунай»//Проблемы развития энергетики и телекоммуникаций в свете Стратегии индустриально-инновационного развития Казахстана:  Сборник тезисов научно-практ. конф.- Алматы. 2005. - С. 122.

9   Хакимжанов Т.Е., Кашкарова З.А., Назаров Е.А. Внедрение системы экологического менеджмента на АО «Каражанбасмунай»//Горное дело и металлургия в Казахстане. Состояние и перспективы: Труды 2 Межд. научно-практ. конф. – Алматы, 2006. Т.3, -С. 155-158.

10 Назаров Е.А., Казова А.М. Бурханов Б.Ж. Симплекс-решетчатого планирование системы NaCl-MgSO4-CaSO4 по степени засоления почвы //Вестник КНУ Серия 3 Естественно-технические науки. Химия и химическая технология Выпуск 1. –Бишкек, 2006. -С. 131-136.

11 Назаров Е.А. Мусина А.С. Бурханов Б.Ж. Воздействия нефтегазового месторождения Каражанбас на состояние почвы // Тез. докл. 2 Международ. научной конф. молодых ученых «Наука и образование-2007» Астана, 2007. – С. 502-506.

 

 

 

Назаров Есенжол Асылбекұлының

 

25.00.36 – Геоэкология мамандығы бойынша «Мұнайды өндірудегі ақаба суларды тазарту техналогиясын жетілдіру (Қаражанбас мұнай кеніші бойынша)» тақырыбындағы диссертациялық жұмысына

 

ТҮЙІН

 

     Зерттеу нысаны: Қаражанбас мұнай кеніші, топырағы, ақаба су қалдықтары.

     Жұмыстың мақсаты.  Халықаралық стандартар негізінде топырақтын тұздануын төмендету үшін мұнайды өндірудегі ақаба суларын тазарту технологиясын жетілдіру.

     Зерттеу әдістері. Диссертациялық жұмыста «құрамы-қасиеті» диаграммасын құру үшін көпкомпонентті жүйелерде өзара әсерлесудің корреляциялық талдауды мен симплекс-торды жоспарлау әдістері, химиялық және физикалы-химиялық жабдықтап талдау әдістері, сонымен қатар, ИК-спектроскопиялық, газсұйықты хроматографиялық талдау әдістері қолданылған.

     Ғылыми қағидалар:

- поллютанттардың түрлері мен концентрациясының әсерінен топырақтын тұздану тәуелділігі, оларды тазартудын технологиялық процестері дер кезінде басқаруға мүмкіндік береді;

- ақаба сулардың әсерінен топырақтағы NaCl - MgSO4 - CaSO4 тұздарының концентрациясының өзара тәуелділігі,  «құрамы-қасиеті» диаграммасын құру арқылы топырақтың тұздану дәрежесін анықтауға мүмкіндік береді;

- ақаба суларды тазарту технологиясын жетілдіру арқылы ИСО 14000 халықаралық стандарт талаптарына сәйкес мұнай кенішінде қоршаған ортаны қорғауды басқаруға ұсыныстар жасауға болады;

     Ғылыми жаналықтары:

- ақаба сулардын әсерінен топырақтың тұздану дәрежесі орнатылды, басқалардан ерекшеленуі:

ол бірінші кезекте Ca2+ кальции ионы, [SO42-] сульфат ионы, [Cl-] хлор-ион, Mg2+ магнии иондарының концентрациясына тәуелді;

250 С температурада диаграммалық талдау әдісімен NaCl - MgSO4 - CaSO4 жүйенің толық «құрамы-қасиеті» диаграммалары алынған, NaCl : MgSO4 : CaSO4 = 10 : 60 : 30 қатынасында ең үлкен тұздану дәрежесі (99,7%) анықталған;

- мұнай өндірудегі ақаба суларды тазарту техналогиясын жетілдірілуі, басқаларға қарағанда тиімділігі 4 есе артық;

- мұнай кеніштерінің қоршаған ортаға техногендік әсерін төмендетуге арналған басқару ұсыныстары жасалған;

     Жұмыстың тәжірбиелік құндылығы. Мұнай скважиналарын бұрғылау және мұнайды дайындай барысында ақаба сулардың қалдықтарын азайту үшін, қоршаған ортаға техногендік әсерді төмендету мақсатында коагулянтты пайдалана отырып ақаба суларды тазарту технологиясын жетілдіруі. Қоршаған ортаны қорғау мақсатында жасалған іс-шаралар мұнай газ өндіру саласындағы өндірістерге қолдануға ұсылуында.

     Қолдану аймағы. Ғылыми ұсыныстар мұнай газ өндіру саласындағы өндірістерге пайдалануға және жоғарғы оқу орындарында инженерлі- экологиялық мамандықтарда оқитын мамандарды даяарлау кезінде қолдануға болады.   

Қойылған мәселелердің толық шешуін бағалау. Жүргізілген зертеу нәтижелерінің негізінде Қаражанбас мұнай газ кенішінің қоршаған ортаға тигізетін әсерлерінің зандылықтары анықталды. Құрамында темірі бар коагулянтпен ақаба суларды тазарту технологиясы жетілдірілді және табиғи мениралдары бар (– NaCI галлит, Mg4SO4  магнии сульфаты, CaSO4 кальции сульфаты) жүйені зерттеу әдістемесі жасалды, топырақтың тұздану дәрежесің анықтау мақсатында «құрамы-қасиеті» диаграммасы құрастырылды. ИСО 14001 халықаралық стандарт негізінде жасалған қоршаған ортаны басқару жүйесі ұсынылды. Мұнай өндірудегі сұйық қалдықтарды тазарту және залалсыздандыруда экологиялық-экономикалық бағалау жүргізілді. Көрсетілген жұмыстың мақсаты мен талаптары толық шешілген және өндіріс пен жоғарғы оқу орындарында оқу үрдісіне еңгізуге ұсынылады.

Нәтижелерді нақты пайдалану бойынша ұсыныстар мен бастапқы мәліметтерді әзірлеу. Қоршаған ортаға мұнай газ өндірудің кері әсерін бағалау әдістемесі жасалынды, мұнай газ кеніштеріне еңгізу ұсынылды. Сонымен қатар, жұмыс нәтижелері оқу үрдісіне еңгізіліп, курстық және дипломдық жұмыстарды жасағанда пайдалануда.

Еңгізудің техникалық-экономикалық тиімділігің бағалау. Жылдық алдын алынған экологиялық зиян 5 109 624 тенгені құрады. Салыстырмалы тиімділік жұмыс істеп тұрған жүйеге қарағанда 4 есе артық.

Берілген саладағы озық жетістіктермен салыстырғанда жұмысты орындаудың ғылыми деңгейін бағалау. Әдебиеттерге шолу, теориялық және қолданбалы зерттеулердің нәтижелері жасалынған жұмыс қазіргі уақыттағы ғылыми-техникалық деңгейге сәйкес келетіндігі жайлы қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Басқа жұмыстарда NaCl-MgSO4-CaSO4 жүйесі, топырақтың тұздану зандылықтарын анықтауға зерттеу жұмыстары жүргізілмеген, диаграммалық талдау әдісімен тұзды жүйенің толық «құрамы-қасиеті» диаграммаларын алыуда мәлімет жоқ. Бұрғылаудан кейінгі және ақаба суды тазартудын технологиялық өлшемдерін анықтайтын технологиясы аса көп зерттелмеген деп айтуға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

THE RESUME

 

Nazarov Esenzhol  Asylbekuly's  dissertational work on a theme: Perfection of technology of clearing of juicy waters at oil extracting (by the example of deposit "Karaqanbas") on a speciality 25.00.36-Geoecology.

 

 

Objects of research: oil-and-gas deposit Каражанбас, ground, dumps of sewage.

The purpose of dissertational work consists in perfection of technology of sewage treatment at oil extracting for decrease in salinity soil on the basis of the international standards.

Methods of research. In dissertational work methods of the correlation analysis and simplex - trellised planning of interaction in multicomponent systems with construction of the diagram of "structure - property", methods of the physical and chemical tool analysis are used: IR-spectroscopy, qas-liqnid chromatographies.

Scientific positions:

- Dependence of a degree of salinity soils from concentration and a kind pollutants, allowing operatively to adjust technological processes of their clearing;

- Interdependence of concentration of salts NaCl - MgSO4 - CaSO4 in ground from influence of the sewage, allowing to establish a degree of its salinity, in the diagram « structure property »;

- Perfection of technology of the sewage treatment, recommended in management of preservation of the environment on a deposit according to the requirement of international standard ISO 14000;

Scientific novelty:

- It is established, that a degree of salinity soils from influence of sewage, differ  from known themes, that:

         It first of all depends on concentration - ions of calcium Ca2 +, sulfate[SO42-], chlorine [Cl-], magnesium Mg2 +;

         The chart analysis of system NaCl -MgSO4-CaSO4at t0 = 250 C, has shown, that the greatest degree of salinity (up to 99,7 %) is in area with ratio NaCl:MgSO4:CaSO4= 10 : 60 : 30;

- The advanced technology of sewage treatment of oil extracting differs from known themes, that its efficiency exceeds in 4 times;

- Administrative recommendations on decrease techoqenic influences of an oil-and-gas deposit on an environment are developed;

Practical value consists in performance of monitoring with revealing sources of pollution soils, in perfection of technology of sewage treatment with use coaqulant, that allows to lower techoqenic loading on an environment due to reduction of dumps during preparation of oil and drilling. The developed nature protection actions are recommended to practical application at the enterprises of oil-and-gas branch.

Scope. Scientific offers can be applied at the enterprises of oil-and-gas branch and to preparation of experts in HIGH SCHOOLS on engineering - ecological specialities.  

Estimation of completeness of the decision of tasks in view. As a result of the carried out researches laws of influence of oil-and-gas deposit Karaqanbas on an environment are revealed. Are advanced technology of sewage treatment by the ferriferous coaqulant and the technique of research of the systems, including natural minerals (галлит - NaCI, sulfate of magnesium MgSO4 and sulfate of calcium CaSO4), is constructed the diagram "structure - property" izolines of degrees of salt. The control system of an environment, according to international standard ISO 14001 is recommended. The ecoloqy-economic estimation of neutralization and clearing of liquid waste products of oil extracting is made. Thus, the task in view is executed.

Development of recommendations and the initial data on concrete use of results. The technique of an estimation of negative influence oilqazextract on an environment is developed, it is recommended to introduce on oil-and-gas deposits. Results of work are introduced into educational process and used at lecturing, performance of course and degree works.

Estimation of technical and economic efficiency of introduction. The annual prevented ecological damage has made more than 5 million tenge / year. Comparative efficiency offered to technology is higher in 4 times in relation to working system.

Estimation of a scientific level of the executed work in comparison with the best achievements in the given area. The carried out review of the literature, results theoretical and practice researches allow to draw a conclusion that the submitted work corresponds to a modern scientific and technical level. Doing not carry out research in system NaCl-MgSO4-CaSO4 with revealing laws of salinity soils earlier, influence of duration on concentration of salt components in ground was not studied, there are no data under the chart analysis of salt systems with reception of the full diagram "structure - property" on isolines salinities. There is no technology of sewage treatment and chisel waters with definition of technological parameters of clearing.