Анализ источников попадания нефти в гидросферу Земли

Согласно данным Госкомстата России, ежегодно в результате деятельности предприятий нефтегазового  комплекса образуется от 200 до 500 тыс т нефтешламов, что составляет в среднем 0,3-0,5% от общего объема образования токсичных отходов всех отраслей производства.  Из них используется или обезвреживается отходов нефтедобычи - 3 %. Очень часто шламы из таких амбаров попадают в воду при инфильтрации через стенки или дно амбаров, при размывании обваловки или затоплении амбаров вешними водами [20].

По мере снижения добычи нефти от 10 до 20% в год и  прогрессирующим обводнением продукции  до 80-85%, при среднем росте обводненности 7-8% в год происходит резкое снижение надежности промысла в природоохранном отношении. Общее обводнение скважин, перевод многих из них в категорию аварийных, увеличение объемов закачки воды в пласты и т.д., - все это порождает множество заколонных перетоков, возрастает обводненность извлекаемой нефти и ее коррозионная опасность. В таких случаях рост коррозии нефтеоборудования приобретает скачкообразный характер и лавинообразно нарастает число техногенных аварий с разливом нефти. В результате техногенные и природные воды нижних продуктивных горизонтов, прорываясь вверх, начинают создавать свои залежи техногенной природы в приповерхностной зоне, поднимать уровни грунтовых вод и прорываться на земную поверхность в виде грифонов или родников.

Учитывая, что в бассейнах Восточной Сибири в период после 1983-85 гг. не было открыто крупных скоплений нефти, наиболее  перспективным направлением для воспроизводства запасов нефти является шельф, где в период с 1979-го по 2006 г. было открыто не менее десяти крупных (запасы от 30 до 300 млн т) нефтяных и нефтесодержащих месторождений. Перспективная площадь шельфа составляет 4,2 млн кв. км, а начальные извлекаемые ресурсы – около 99 млрд т в пересчете на нефть, в том числе 10,8 млрд т промышленных запасов нефти, газа и конденсата, большая часть которых находится в распределенном фонде. [26].

Согласно «Государственной стратегии изучения и освоения нефтегазового потенциала континентального шельфа Российской Федерации» планируется к 2020 году выйти на значительные уровни добычи нефти в акваториях северных морей - до 95 млн тонн [27].

В связи с активизацией разработки, добычи на континентальном  шельфе и транспортировки морем  углеводородов резко возросла опасность  аварий, связанных с большими разливами  нефти. По статистике оценок риска аварий на шельфе число аварийных разливов нефти объемом более 1000 баррелей                 на каждый миллиард баррелей добытой или перемещенной нефти составляет [28] в среднем: 0,79 - при буровых работах на платформах; 1,82 - при транспортировке по трубопроводам; 3,87 - при танкерных перевозках.

Основными рисками, которым  подвержены буровые платформы в ходе эксплуатации, являются стихийные бедствия (ураганы и т.п.), пожары и аварийные взрывы, а также потеря персоналом контроля над скважиной, равно как и другие его ошибки. По частоте эпизодов и серьезности последствий с такими авариями могут конкурировать лишь инциденты, связанные с танкерной транспортировкой нефти [29].

По данным ВНИПИморнефтегаз вероятность аварий при бурении  скважин составляет 0,1-6,5% и при  их ремонте 1-2,5%. По другим данным (ТЭР проекта «Сахалин-1», 1994), относительное количество аварийных скважин при разведочном бурении равно в среднем 1% в год, при эксплуатационном бурении - 0,4% и при добыче и ремонтных работах - по 0,03%, причем выброс углеводородов происходит в 10% случаев из общего числа аварийных ситуаций, из них на долю случаев с большими выбросами нефти (более 10 тыс. тонн) приходится порядка 3% [15].

Особую тревогу вызывает обеспечение надежности транспортировки  продукции нефтяных месторождений континентального шельфа от морских платформ до береговых сооружений. Риски возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации резервуаров для хранения жидких углеводородов, систем подводных трубопроводов, танкерного нефтеналивного флота значительно выше, чем при транспортировке нефти на суше. Причины аварий могут быть самыми разными - от дефектов материалов и коррозии металла, технических ошибок персонала до эрозии грунта, тектонических сдвигов на дне и воздействия судовых якорей и донных тралов.

Резервуарные  парки являются важнейшими звеньями нефтепроводной системы. В настоящее время в АК «Транснефть» находится в эксплуатации около 870 резервуаров для хранения нефти суммарной емкостью 12,7 млн м³. С момента добычи до непосредственного использования нефтепродукты подвергаются более чем 20 перевалкам, при этом 75% потерь происходит от испарений и 25% - от аварий и утечек [15].

На  всех основных стадиях жизненного цикла - при изготовлении, монтаже и эксплуатации резервуаров могут возникать и развиваться дефекты, которые под воздействием коррозионно-активных сред приводят к отказам и авариям резервуаров. При этом половина всех отказов приходится на первые три года эксплуатации, то есть до первого планового диагностического обследования, а 32% аварий происходят во время гидравлических испытаний. Это показывает, что общий уровень качества строительно-монтажных и ремонтных работ на резервуарах невысок [6].

Транспортировка нефти от мест добычи к местам хранения и переработки осуществляется доступными и наиболее выгодными способами. Основные способы: магистральные нефтепроводы, танкерный флот и железнодорожный транспорт.

По  трубопроводам транспортируется 98% добываемой в стране нефти.  В системе ОАО АК «Транснефть» эксплуатируется около 48 тыс км магистральных нефтепроводов, 390 нефтеперекачивающих станций (НПС), 870 резервуаров емкостью около 13 млн м³. Длина трансконтинентальных маршрутов достигает 3,5- 4 тыс км [16]. 

Нефть, помимо внутренних потребителей, поставляется более чем в 30 стран СНГ, Европы, Африки и Америки. В настоящее время около 84% нефти, экспортируемой за пределы России, попадает в трубопроводную систему. Из остальных 16% - 13% приходится на железнодорожный транспорт и оставшиеся 3% - на речной и водный. 

Трубопроводные  системы проходят по 35% территории страны, на которой проживает 60% населения. В густонаселенной европейской части 2800 зданий и сооружений находятся на минимально допустимом расстоянии от магистральных трубопроводов, 15 тысяч раз магистрали пересекают железные и шоссейные дороги, 2 тысячи раз - реки, каналы и озера.

Основные  фонды трубопроводов и нефтехранилища, стареют, несущие конструкции деградируют с всевозрастающей скоростью, что неизбежно приближает кризисные явления и увеличение риска. Магистральные нефтепроводы имеют больший срок эксплуатации: 75% протяженности - более 20 лет и 45% - свыше нормативного срока в 33 года. Более 35% протяженности продуктопроводов построено 30 лет назад [6]. 

Аварийные порывы нефтепроводов имеют более тяжелые экологические последствия, так как большую роль играет выход большого количества нефти. Анализ аварий показал, что причинами аварий на магистральных нефтепроводах являются [15]: - внешние физические воздействия на нефтепроводы (34,7%); - нарушения норм и правил производства работ при строительстве и ремонте, отступления от проектных решений (24,7%); - коррозионные повреждения (23,5%); - нарушения технических условий при изготовлении труб, деталей и оборудования (12,4%); - ошибочные действия эксплуатационного и ремонтного персонала (4,7%).

Не  стоит забывать про систему нефтепродуктопроводов, по которым транспортируется 50% производимой продукции нефтепереработки.

В систему нефтепродуктопроводов  ОАО АК «Транснефтепродукт» входит 19,3 тыс км линейной части, 100 перекачивающих станций и резервуарных емкостей объемом  4,63 млн м³, 234 нефтебазы через подключение к сети. По территориям Белоруссии, Украины, Литвы, Латвии и Казахстана проходит еще 4,5 тыс км нефтепроводов. Эта система обеспечивает поставку нефтепродуктов потребителям Российской Федерации, а также на экспорт в ближнее и дальнее зарубежье через перевалочные морские терминалы. Нефтепродуктопроводы способны обеспечить транспортировку 54,5 млн т нефтепродуктов в год от 13 нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) России

Этой  трубопроводной системе, в основном присущи те же недостатки, что и магистральным трубопроводам. 

По мнению Хелен Томас и ее коллег (International Tanker Owner Pollution Federation - ITOPF) крушения танкеров - основная причина нефтяного загрязнения морей [28]. Сегодня моря и океаны мира бороздят более 4000 танкеров. Объемы транспортировки нефти и нефтепродуктов на танкерах оценивается в 1,5 млрд. тонн в год. Известно, что 0,03% нефти и нефтепродуктов, транспортируемых танкерами теряется по различным причинам.

Источниками разливов являются также, грузовые операции на терминалах, при которых происходит разрыв шлангов, поломки грузовых устройств, переливы танков и повреждение грузовых танков при швартовых операциях. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод (у крупного танкера до 500 тонн нефти) - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских и речных путей [15].

В последние годы стабильно растут перевозки нефти и нефтепродуктов в судах смешанного плавания типа «река-море». Речные пароходства России перевозят в  год около 17 млн тонн нефтеналивных грузов. Крупнейшее из них компания «Волга - Флот - Танкер». В навигацию 2011 года на её балансе находилось 40 единиц флота, общим тоннажем более 175 тысяч тонн [29, 30].

Согласно исследованиям  ТАСИС, частота разливов нефти более 1 тонны при заходе судов на терминал может считаться равной 5x10 ⁴. При этом доля разливов в интервале 1-10 тонн составляет 0,79; в интервале 10-100 тонн - 0,17, в интервале 100-1000 тонн - 0,036, а более 1000 тонн - 0,008, то есть 96% всех разливов на терминалах не превышает 100 тонн [31].

Оценки риска разливов нефти по бассейнам, по методике, одобренной Хельсинкской комиссией по охране Балтийского моря от загрязнения (SSPA Отчет №№ 7596-1, 1996), показали, что средний наибольший вероятный объем разлива составляет: Балтийский - 2500 тонн, Черноморо - Азовский - 2500 тонн и 2083 тонны, Западный сектор Арктики - 3125 тонн, Каспийский - 625 тонн и Дальневосточный - 3125 тонн [32].

Из-за нехватки трубопроводов  нефтяные компании вынуждены прибегать  к альтернативным способам поставки, в частности, железнодорожным транспортом. В нашей стране его используют, чтобы доставить нефть из Западной Сибири на Дальний Восток, Южный Урал и в страны Центральной Азии. Из Урала нефть везут на Запад, на Северный Кавказ и в Новороссийск.

По сети железных дорог ежегодно перевозится около 10% добываемой нефти. В 2010 году железными дорогами во всех видах сообщения перевезено почти 270 млн тонн нефти и нефтепродуктов, что на 12,1% выше уровня 2009 года. В последние годы нефтяные компании стали более интенсивно использовать железнодорожный транспорт для поставок сырья за границу. Общее количество цистерн, которыми оперируют только частные железнодорожные перевозчики, составляет порядка 100 тыс вагонов [33, 34].

По данным Межведомственной комиссии по экологической безопасности России, около 30% аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте связано  с разливами нефтепродуктов. Только в 2008 и 2009 г. при перевозках  нефти и нефтепродуктов ОАО “РЖД” и другими филиалами в поверхностные водные объекты поступило 12,5 и 15,6 т загрязняющих веществ, соответственно [11]. 

В 2009 г. суммарный объем переработки нефти составил 235,7 млн т. Доля переработки нефти в объеме ее добычи снизилась до 47,7% против 48,5% в 2008 г. За указанный период произведено автомобильного бензина 35,8 млн т, дизельного топлива - 67,3 млн т (97,7%), топочного мазута - 64,4 млн. т (100,8%). Объем сброса сточных вод по отрасли снизился на 35% по сравнению с 2008 г. до         145 млн м³. К концу 2009 г. накоплено отходов - 194,26 тыс т. [11]. 

В среднем на нефтеперабатывающих заводах (НПЗ) образуется 5 тыс т. нефтешламов на 1 млн т. перерабатываемой нефти. Но с учетом того, что в год в отрасли образуется в среднем 280-320 тыс т нефтешламов, а по данным Госкомстата РФ, используется или обезвреживается 63,8 % отходов, то в итоге получается ежегодно более 110 тыс т нефтешламов, отправленных на хранение и представляющих серьезную экологическую опасность.

Анализ Государственных докладов «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации» с 2005 по 2009 годы  показывает, что вредное воздействие от нефтепереработки с каждым годом только увеличивается.

Одна из наиболее серьёзных экологических проблем предприятий нефтепереработки и нефтепродуктообеспечения - прогрессирующее загрязнение почв и питьевых подземных водоносных горизонтов нефтепродуктами (линзы, флотирующие на поверхности водоносных горизонтов), которые с грунтовыми водами могут мигрировать, загрязнять окружающую среду и создавать аварийные ситуации.

По оценке Минпромэнерго  средний уровень износа оборудования на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) сегодня достигает 80%, срок службы отдельных технологических установок в разы превысил допустимые пределы. Из 27 НПЗ, расположенных на территории России, шесть были пущены в эксплуатацию еще до войны, столько же построено до 1950 года и восемь - введены в строй до 1960 года, то есть 20 из 27 заводов работают полвека. В такой ситуации удивительно, 80% техногенных аварий при переработке нефти происходят из-за недобросовестной работы сотрудников предприятий. То есть, главная причина аварий - человеческий фактор. [12].  

Рост загрязнений воды нефтепродуктами происходит еще и в связи с резким увеличением числа предприятий, занимающихся получением, хранением, оптовой и розничной реализацией нефтепродуктов (нефтебазы, АЗС, склады ГСМ, мазутохранилища и т.д.). Эти предприятия характеризуются низким уровнем квалификации обслуживающего персонала, отсутствием на большинстве объектов обустроенных и эффективно работающих систем сбора и очистки ливневых и аварийных стоков.