Розглянуто основні чинники, що впливають на стан екологічної безпеки в нафтогазовидобувній галузі. Надано огляд напрямків досліджень провідних науковців з екологічної безпеки. Запропоновано спрямування заходів щодо запобігання появі екстремальних екологічних ситуацій в нафтогазовидобувній галузі.

Проаналізовано відкриту частину насосно-циркуляційної системи та рух промивальної рідини після її виходу зі свердловини. Виявлено джерела найбільш інтенсивного випаровування промивальної рідини на різних ділянках насосно-циркуляційної системи бурової установки, які змінюються залежно від проведення певних технологічних операцій і виробничих ситуацій. Розглянуто основні чинники, що впливають на стан атмосфери в нафтогазовидобувній галузі.

Бурові розчини, що використовуються в процесі буріння нафтогазових свердловин, можуть містити речовини різного класу небезпеки. Рухаючись відкритою частиною насосно-циркуляційної системи, реагенти, що входять до складу бурового розчину, інтенсивно випаровуються і створюють небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу та населення прилеглих територій. Розглянуто задачу визначення розподілу концентрації парів бурового розчину в приземному шарі атмосфери. За допомогою програмного математичного середовища Matlab 7 побудовано розподіл приземної концентрації компонента розчину. Одержано розподіл приземної концентрації даного компоненту, що надало змогу визначити максимум його концентрації та відстань, на якій він утворюється. Здійснено аналіз впливу стану атмосфери на рівень концентрації. Досліджено залежність інтенсивності випаровування від швидкості вітру та температури розчину.

Вдосконалено методи оцінки стану екологічної безпеки під час буріння свердловин, які дозволяють враховувати процеси випаровування бурового розчину із обладнання бурової установки. Вперше визначено закономірності впливу конструктивних та експлуатаційних характеристик насосно-циркуляційної системи бурової установки на стан атмосферного повітря у ході виконання різних технологічних операцій. Вперше розроблено метод і програмні засоби моделювання процесів випаровування бурового розчину на основі математичної моделі, що дозволяє виконувати оцінку та прогнозувати забруднення атмосферного повітря навколо бурової установки. Набули подальшого розвитку принципи стабілізації та підвищення рівня екологічної безпеки території бурової установки за рахунок вдосконалення наявного та створення нового екологічно безпечного технологічного устаткування насосно-циркуляційної системи.

Розглянуто проблему підвищення рівня екологічної безпеки при спорудженні нафтогазових свердловин. Встановлено ймовірність випарів бурового розчину, які насичені речовинами різного класу небезпеки з відкритої частини насосно-циркуляційної системи бурової установки. Представлено конструктивні та експлуатаційні закономірності впливу циркуляційної системи на стан атмосферного повітря території та аналітичні дослідження процесів випаровування бурового розчину в процесі буріння свердловин. Проведено лабораторні та промислові експерименти, в ході яких визначено параметри бурових розчинів, залежності інтенсивності випаровування, склад випарів бурових розчинів, геометричні параметри складових частин насосно-циркуляційної системи бурової установки та встановлено місця найбільш інтенсивного випаровування бурового розчину. Запропоновано спеціалізовану комп'ютерну систему для моделювання розповсюдження забруднення атмосферного повітря, що реалізує розроблені математичні моделі і надає можливість: одержати просторовий розподіл концентрацій забруднюючих речовин; виконати оцінку якості атмосфери; виявити небезпечні метеорологічні ситуації; встановити оцінку ефективності та достатності природоохоронних заходів; виявити найбільш екологічно небезпечні ділянки насосно-циркуляційної системи; визначити місця раціонального розташування вимірювальних приладів при організації локального екологічного моніторингу приземного шару атмосфери на території бурової установки; визначити рівень екологічного ризику. Модернізовано устаткування насосно-циркуляційної системи та розроблено перелік рекомендацій для підвищення рівня екологічної безпеки території бурової установки.

Дослідження технічних показників устаткування для гідроабразивного відрізання обладнання з фонтануючої нафтогазової свердловини виконується з метою можливості проведення надійного, оперативного демонтажу пошкодженого гирлового обладнання. Дослідження проводяться на прикладі експлуатаційної нафтогазової свердловини, де виникла аварія - відкритий фонтан. Вибрані методи дослідження - це системний аналіз експлуатаційних параметрів та математичне і комп'ютерне моделювання. Результати даних досліджень є основою для проектування, виготовлення та подальших експериментальних і промислових досліджень устаткування для гідроабразивного відрізання обладнання з фонтануючої свердловини. Створення високоефективного устаткування для демонтажу пошкодженого обладнання забезпечить значне прискорення ліквідації складних техногенних аварій - відкритих нафтогазових фонтанів.

Розглянуто проблему виведених з експлуатації нафтогазових свердловин. Проаналізовано факти надходження із цих свердловин вуглеводнів та інших супутніх небезпечних речовин у навколишнє природне середовище та наслідки, що виникають. Вказано на актуальність застосування конкретних заходів для попередження екологічної катастрофи. Теоретично досліджено вплив занедбаних неконтрольованих нафтогазових свердловин на навколишнє середовище. Розроблено схему потенційного впливу на довкілля таких свердловин. Проведено дослідження дев'яти виведених з експлуатації нафтогазових свердловин на території поблизу с. Солотвино Богородчанського району Івано-Франківської області. Здійснена оцінка досліджуваних свердловин за шістьма показниками, серед яких розташування свердловин відносно населених пунктів, річок, зовнішній стан обладнання, наявність зовнішніх проявів витоків вуглеводнів тощо. Визначено стан свердловин та їх вплив на прилеглу територію візуальним методом та за допомогою газоаналізатора "ДОЗОР-С-М". На окремих свердловинах виявлено забруднення поверхні витоками нафти, зафіксовані викиди метану, відзначено небезпечне розташування свердловини відносно селітебної території та річок, неякісні або відсутні інформаційні носії. Розглянуто методи редевелопменту свердловин, що виведені з експлуатації. Розроблено пропозиції щодо зменшення негативного впливу на навколишнє природне середовище цих свердловин.

Проведено дослідження умов виникнення екологічно небезпечних аварійних ситуацій у нафтогазовидобувній галузі. Одними з найбільш складних аварій є нафтогазоводопрояви та відкриті некеровані фонтани. Високий ступінь екологічного ризику, який присутній при виникненні таких аварійних ситуацій вимагає проведення заходів щодо запобігання їх появі. Для вдосконалення системи управління екологічними ризиками в нафтогазовій галузі проведено різностороннє вивчення як внутрішньо технологічних процесів та стану обладнання, так і зовнішніх впливів. Здійснено аналіз причин виникнення аварійних нафтогазових фонтанів на різних етапах життєвого циклу нафтогазових свердловин. Наведено фактори, що передували виникненню газонафтоводопроявів та відкритих фонтанів на понад 100 свердловинах за різних умов їх експлуатації. Фактори згруповано в окремі напрямки та виділено найбільш впливові. Встановлено основні види небезпек для довкілля, які виникають при аварійних нафтогазових фонтанах. Проведено вибір критеріїв системи управління екологічними ризиками для запобігання виникнення небажаних наслідків на досліджуваних об'єктах. Наведено основні складові критеріїв та можливості визначення їх числових значень. Запропоновані критерії дають змогу адекватно оцінити реальну загрозу та розробити коректні дії для запобігання виникнення аварійних ситуацій.

Пропонується використання методології оцінки життєвого циклу для дослідження об'єктів нафтогазовидобутку на прикладі нафтогазової свердловини з метою покращення показників еко-ефективності нафтогазової галузі. Особливостями об'єкта дослідження є складність технологічних процесів і обладнання та багатофакторність впливу на навколишнє природне середовище. Проаналізовано основні принципи методології оцінки життєвого циклу. Визначено межі досліджуваної системи, яка включає всі етапи життєвого циклу нафтогазової свердловини: підготовка майданчика, монтаж бурової установки, буріння свердловини, випробування, демонтаж бурової установки, монтаж експлуатаційного обладнання, освоєння свердловини, експлуатація, завершення експлуатації, виведення свердловини з експлуатації. Проведено інвентаризацію одиничних процесів продукційної системи, що дозволило виявити вхідні та вихідні елементарні потоки на кожному етапі. Побудовано гістограми, за допомогою яких можна визначити потужність та різноманітність вхідних та вихідних потоків. Наведено орієнтовну тривалість кожного етапу, що дає змогу оцінити час впливу одиничних процесів та визначити потенційні ефекти для навколишнього природного середовища. Встановлено найбільш ресурсовитратні етапи, якими є: буріння свердловини, монтаж, демонтаж бурової установки та виведення свердловини з експлуатації. За результатами аналітичних досліджень вихідних потоків встановлено етапи з найбільшою різноманітністю та потужністю потоків. Визначено потенційний ризик виникнення аварійних екологічно небезпечних ситуацій протягом життєвого циклу досліджуваного об'єкта. Одержані дані дозволяють спрямувати подальші наукові дослідження на процеси або/і обладнання, при яких відбувається інтенсивний рух потоків зі значними ефектами для довкілля, а також розробляти інноваційні технічні рішення і вдосконалювати технологічні процеси для зменшення шкідливого впливу на навколишнє природне середовище. Проведені дослідження визначають ряд переваг методології оцінки життєвого циклу для покращення показників еко-ефективності, до яких належать: системність вивчення впливів діяльності, багатофакторність аналізу, визначення потенціалу зменшення впливів та постійне вдосконалення протягом життєвого циклу.

Дослідження технічних показників устаткування для гідроабразивного відрізання обладнання з фонтануючої нафтогазової свердловини виконується з метою можливості проведення надійного, оперативного демонтажу пошкодженого гирлового обладнання. Дослідження проводяться на прикладі експлуатаційної нафтогазової свердловини, де виникла аварія - відкритий фонтан. Вибрані методи дослідження - це системний аналіз експлуатаційних параметрів та математичне і комп'ютерне моделювання. Результати даних досліджень є основою для проектування, виготовлення та подальших експериментальних і промислових досліджень устаткування для гідроабразивного відрізання обладнання з фонтануючої свердловини. Створення високоефективного устаткування для демонтажу пошкодженого обладнання забезпечить значне прискорення ліквідації складних техногенних аварій - відкритих нафтогазових фонтанів.

Дисертаційну роботу присвячено розробленню системи запобігання розвитку екологічно-небезпечних процесів на етапах життєвого циклу нафтогазових свердловин шляхом визначення переліку впливових факторів, вибору методів і засобів їх контролю та регулювання інтенсивності розповсюдження полютантів при регламентованих виробничих умовах, а також розроблення засобів прийняття управлінських рішень під час появи екстремальних ситуацій. Багатофакторність впливу, з точки зору екологічної безпеки, є однією з пріоритетних ідей дисертаційної роботи. На основі проведених досліджень розроблено нові еко-ефективні технології та система прогнозування для безпечного управління природоохоронною діяльністю об'єктів нафтогазового комплексу. Наведено нові методичні підходи, технічні та технологічні рішення, впровадження яких дозволить підвищити рівень екологічної безпеки нафтогазової галузі. Розроблено інноваційну концепцію нафтогазового підприємства для підвищення рівня екологічної безпеки, яка передбачає профілактичні заходи, моніторинг та оцінку життєвого циклу. Наведені фактори потенційного ризику на етапах життєвого циклу нафтогазової свердловини дозволили здійснити вибір критеріїв системи управління екологічними ризиками для запобігання виникненню небажаних наслідків на досліджуваних об'єктах. Проведено моніторинг найбільш поширених об'єктів нафтогазового комплексу – нафтогазових свердловин - на різних стадіях життєвого циклу та збір даних для проведення оцінки життєвого циклу нафтогазових свердловин. Таким чином, встановлено, що на етапі буріння спостерігається найбільша потужність горизонтів вхідних потоків. На етапах підготовки майданчика, монтажу та демонтажу спостерігається висока інтенсивність транспортування та залучення автоспецтехніки. Етап експлуатації виражений середніми значеннями потужності вхідних потоків, але його тривалість становить близько 85 % і більше від загальної тривалості життєвого циклу нафтогазової свердловини. Етап буріння за різноманітністю та потужністю горизонтів вихідних потоків є найбільшим, однак його тривалість становить лише 2 %. Розроблено математичну модель розсіювання забруднюючих домішок в атмосферному повітрі та вдосконалено математичну модель розтікання нафти земною поверхнею при фонтануванні нафтової свердловини, які, на відміну від існуючих, враховують всі основні фактори впливу на даний процес. Розроблено програмно-моделюючий комплекс вирішення задач попередження надзвичайних ситуацій, пов'язаних із забрудненням довкілля при відкритому фонтануванні газових та нафтових свердловин. Запропоновано стратегію зменшення забруднення довкілля впродовж життєвого циклу нафтогазових свердловин, яка базується на принципах стійкого розвитку, еко-ефективності та постійного вдосконалення. Представлено модель устаткування (деталей) з факторами, що формують їх еко-ефективність. Розроблено методику визначення екологічної досконалості нафтогазового устаткування, яка дозволяє серед однотипних взірців устаткування вибрати найбільш екологічно досконалий. Основою методики є вибір критеріїв, характерних для обраного устаткування, та порівняння їх показників на визначальних етапах життєвого циклу взірця (виготовлення, експлуатація, утилізація). Сформовано модель управління екологічною безпекою нафтогазової свердловини, яка включає наступні блоки: інформаційний, моніторинговий, прогнозний, вибору методів скорочення впливу на довкілля, реалізації еко-ефективних технічних та технологічних рішень і принципів "Lifelong learning", оцінювання та контролю, оптимізаційного, яка функціонує за принципом спіралі постійного вдосконалення. Запропоновано низку технічних рішень устаткування на різних етапах життєвого циклу нафтогазових свердловин, на які отримано патенти України та запропоновано ряд рекомендацій для запобігання екологічно-небезпечних ефектів. Одержані результати дозволяють вирішити важливу науково-прикладну проблему запобігання розвитку екологічно-небезпечних процесів на об'єктах нафтогазовидобутку.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.330.48

Рубрики:

Течія в трубах. Течія в соплах. Середовище рідина. Середовище газ. Середовище стисливе < Аеро- і газодинаміка >

Шифр НБУВ: Ж73616 Пошук видання у каталогах НБУВ