·                   Эмиссия вредных веществ при работе строительной техники.

2)                Этап эксплуатации газопроводов:

·                   Аварии на промышленных объектах, включая компрессорные станции и линейную часть;

·                   Утечка газа на компрессорных станциях и линейной части;

·                   Выбросы вредных веществ при сгорании природного газа на компрессорных станциях;

·                   Температурные воздействия в районах пермофроста с проявлением термокарстовых процессов.

Следует иметь в виду, что основное воздействие на окружающую среду оказывает эксплуатация газотурбинных приводов на компрессорных станциях (КС), так как на топливный газ приходится 80% от общего расхода на собственные технологические нужды. Величина отношения расхода на топливного газа к количеству транспортируемого газа характеризует эффективность работы компрессорной станции. При работе КС по сложившейся технологической схеме данный показатель оценивается в 33 м3/млн. м3* км. Этот объем газа сжигается на компрессорных станциях с выделением в дискретных точках трассы газопровода вредных веществ в виде оксидов азота и других вредных веществ (оксилы углерода, оксиды серы, соединения тяжелых металлов, летучие органические соединения и др.). Состав эмитируемых вредных веществ зависит от состава природного газа, что также является одним из компонентов геоэкологических рисков.

За последние годы был проведен целый комплекс исследований, направленный на сокращение выбросов вредных веществ при эксплуатации газопроводов, в том числе с продуктами сгорания на КС.

Величины критических нагрузок эмитируемых при работе газокомпрессорных станций окислов азота, серы и других поллютантов могут быть рассчитаны для каждой экосистемы на территории того или иного региона. Расчет критических нагрузок осуществляется для всех возможных комбинаций почв и растительных видов в случае наземных экосистем или водной биоты (включая рыб) и природных типов вод для водных экосистем. Принимая во внимание широкое разнообразие экосистем, величины критических нагрузок азота сравниваются с поступлением его соединений с атмосферными осадками. Выявляются экосистемы, для которых величины критических нагрузок повышены. Сопоставляя величины превышений для различных регионов, можно определить такой уровень необходимого сокращения эмиссии соединений азота и других поллютантов, чтобы величины критических нагрузок не были превышены. Это сокращение должно осуществляться как на локальном, так и на региональном уровне, поскольку соединения азота за время жизни в атмосфере могут быть перенесены на значительные расстояния (до нескольких тысяч километров). Часто подобный перенос осуществляется в трансграничном и даже в трансконтинентальном масштабе, что требует международных подходов для снижения эмиссии соединений загрязняющих веществ в атмосферу. Расчеты снижения выбросов поллютантов производится с использованием эколого-экономических оптимизационных моделей, позволяющих оценить изменение уровней превышений критических нагрузок в течение длительного периода времени в самых различных частях ГТС ЕСГ России.

Далее, необходимо рассмотреть и обратное влияние геоэкологических факторов на состояние ГТС с тем, чтобы учитывать соответствующие геоэкологические риски. Среди этих рисков могут быть названы следующие:

·                   Коррозионные нарушения трубопроводов за счет агрессивной физико-химической  и биологической среды;

·                   разрывы трубопроводов при деформациях грунтов различной природы  (поверхностная эрозия, солифлюкация, оползни, термокарст, проседания, водные размывы).

Важно также учитывать и более сложно структурированные геоэкологические факторы и связанные с ними риски. Так, анализ пространственно-временного распределения аварий на линиях газопроводных сетей в пределах территории Восточно-Европейской платформы в совокупности с некоторыми параметрами, отображающими ее современную геодинамическую активность, указывает на более чем однозначную приуроченность аварийных ситуаций к геоструктурным нарушениям земной коры и коррелируемость с периодами активизации платформы под влиянием ее колебательных движений. Более детальное изучение данной зависимости позволит значительно снизить геоэкологические риски и аварийность на трубопроводах.

4. Переработка газа.

Природные горючие газы перерабатывают на газоперерабатывающих заводах, которые строят вблизи крупных газовых месторождений. Предварительно газы очищают  от механических примесей (частиц пыли, песка, окалины и т. д.), осушают и очищают от сероводорода и углекислого газа. Продуктами первичной переработки природных горючих газов являются газовый бензин, сжиженные и сухи газы, технические углеводороды: этан, пропан, бутаны, пентаны.

В общей системе газовой отрасли перерабатывающие заводы относятся к потребителям природного газа. Особенность рассмотрения таких потребителей заключается в том, что они входят в подотрасль «газовая промышленность». Подсистеме переработки природного газа включает производство продукции, выпускаемой в настоящее время (сжиженный углеводородный газ, метанол, моторные топлива, мазут), а также перспективных компонентов, связанных с технологией глубокой переработки добываемого сырья (сжиженный природный газ, гелий, полиолефины, синтетическое жидкое топливо и т. д.) (рис. 3).

                                                                       Метанол                          (дизтопливо)          

Газ                                  Синтез-газ             

Вода                                 СО+Н2      

                                                                                                               бензин

Рис. 3. Схема переработки природного газа.

Для всех перечисленных элементов переработки разрабатываются специальные математические модели, которые позволяют распределить эти объекты с привязкой к узлам всей системы газовой отрасли, сроками строительства, а также охарактеризовать взаимообусловленные геоэкологические риски в системе «переработка газа – окружающая среда». К их числу относятся:

·                   загрязнение окружающей среды (воздух, почвы, природные воды);

·                   воздействие на здоровье человека;

·                   социально-экологические риски;

·                   риски строительства и эксплуатации объектов переработки газа в сложных природно-климатических условиях, например, строительство заводов СПГ в заполярье.

5. Сооружение морских трубопроводов. Оценка опасности участков

газопроводов, проходящих через морские акватории.

Морские трубопроводные системы – сложнейшие технические объекты, работающие в трудных природных условиях. Они являются эффективными средствами транспорта при освоении нефтегазовых ресурсов континентального шельфа морей и океанов. В ближайшие десятилетия с увеличением добычи газа из месторождений  шельфа России потребности в морских трубопроводах будут нарастать.

Ключевым вопросом проектирования морских трубопроводов являются выбор и обоснование его основных конструктивных параметров, таких как материал труб, их наружный диаметр и толщина стенки, способ монтажа, а также защиты от коррозии, обеспечения устойчивости и других эксплуатационных  характеристик. Окончательную конструкцию морских трубопроводов выбирают после сравнительного технико-экономического анализа различных вариантов с учетом конкретных условий строительства и эксплуатации.

Газовая промышленность является одной из ведущих отраслей Российской экономики. Доходы от экспорта газа составляют значительную часть общих валютных поступлений. Повышение эффективности работы газовой отрасли является важной государственной задачей, от решения которой зависит выполнение многих государственных программ. Строительство новых газопроводов – одно из направлений совершенствования работы газовой отрасли. В последнее время широкое развитие получило строительство газопроводов по морскому дну.

Строительство газопроводов по дну моря сопряжено с определенным риском. Одним из факторов риска является наличие мин, оставшихся со времен второй и первой мировых войн. Опыт разминирования последних лет показывает, что многие из этих боеприпасов до сих пор представляют реальную опасность.

Кафедра защиты населений и территорий на военное время Военно-инженерной академии разработала методические подходы к оценке опасности участков газопроводов, проходящих через морские акватории.

Для количественной оценки минной опасности используются следующие исходные данные: диаметр трубопровода, толщина стенки трубопровода, толщина бетонного слоя, тип и толщина антикоррозионного покрытия, характеристика грунта, способ укладки трубопровода, максимальная глубина на участке, координаты минных полей, наименование мин, которые могут встречаться в различных районах постановки мин и остаточная плотность минирования. Для визуальной оценки минной опасности на карту наносится трасса газопровода, а затем обозначаются минные поля, через которые она проходит. Это позволяет сделать предварительный вывод о том, какие участки могут быть отнесены к наиболее опасным.

Далее трасса трубопровода разбивается на участки со схожими характеристиками, с выявлением их показателей. Сложность работы обуславливается тем, что в районах минных постановок встречаются мины времен первой и второй мировых войн, оснащенные взрывателями различных типов и имеющие различную массу взрывчатого вещества. Поэтому на первом этапе необходимо произвести сбор данных и анализ характеристик различных типов мин, а также рассчитать количество мин, взрыв которых мог бы привести к повреждению трубопровода. Для решения этой задачи определяется избыточное давление во фронте ударной волны способное привести к разрушению трубопровода при заданной толщине стенки, диаметре трубы, заданной глубине и других показателях, характеризующих прочность газопровода.

Как показывают расчеты, степень прочности определяется в первую очередь толщиной стенки трубы и способом ее укладки.

Наиболее уязвимыми являются участки трубопровода, которые проходят по поверхности дна, без заглубления.         

На основе анализа различных видов боеприпасов в зависимости от типов взрывателей приводятся внешние факторы воздействия которые могут привести к взрыву мин в каждом конкретном районе и виды хозяйственной деятельности, осуществление которой может угрожать подрывом морских боеприпасов. Вырабатываются общие рекомендации по разминированию с учетом опыта последних лет.

Далее будет приведен анализ внешних факторов, которые необходимо рассчитывать при расчете вероятностей несанкционированного подрыва мин.

Таким образом, накопленный в Военно-инженерной академии опыт по применению зарядов конденсированных взрывчатых веществ, определению параметров ударных волн в различных средах, в том числе и в воде, определения внутренних усилий в конструкциях сооружений при действии взрывных нагрузок позволяет успешно определять вероятности разрушения трубопроводов, проходящих через морские акватории с минной опасностью.

Рис. 5. Дерево событий, приводящих к формированию несанкционированных подрывов мин.

6. Экология.

6.1. Принципы обеспечения экологической безопасности при

сооружении и эксплуатации нефтегазовых объектов.

Сложная техническая система трубопроводного транспорта характеризуется повышенной ответственностью, особенностями антропогенного воздействия на природную среду. Это связанно с технологией транспортировки природного газа, нефти, конструктивными решениями линейной части и наземных сооружений трубопроводов.

Прежде всего магистральные трубопроводы имеют огромную протяженность, они пересекают практически все природно-климатические регионы. На всей территории России рассредоточены искусственно созданные трубопроводные сооружения, которые находятся в сложном взаимодействии с окружающей средой. Как правило, взаимовлияние трубопроводных комплексов и природной среды носит негативный характер. Отсюда и основная задача: с одной стороны, свести к минимуму техногенные воздействия в период строительства и эксплуатации трубопроводов, с другой, ослабить отрицательное влияние природных компонентов на надежность и безопасность трубопроводных объектов.

Поэтому при изыскании трасс, проектирование трубопроводных систем особое внимание следует уделять вопросам геоэкологии, в том числе с привлечением данных дистанционного зондирования Земли; аэрокосмического спектрозонального изображения местности.

Магистральный трубопровод можно рассматривать как встроенный в природную среду чужеродный элемент, с чем связана более высокая степень его уязвимости для агрессивных воздействий природной среды по сравнению с другими техническими объектами. В общем случае система «магистральный трубопровод – природная среда» характеризуется сложным набором прямых и обратных связей, проявляющихся во взаиморазрушающих процессах, значительно снижающих надежность магистралей.

Важно найти пути наименьшего взаимного влияния: техногенного – на окружающую природу со стороны сооружения и природных катаклизмов на трубопровод. Современные магистральные газопроводы диаметром до 1400 мм с рабочим давлением до 10 МПа представляют собой по существу взрывопожароопасный сосуд протяженностью в тысячи километров, разрушение которого связано с крупномасштабными экологическими потерями, в первую очередь, из-за механических и термических повреждений природного ландшафта.

Статистический анализ отказов, происходящих на строящихся и действующих магистральных газопроводах, показал следующее: из всей совокупности отказов на газопроводах при испытаниях и эксплуатации произошло около 10% отказов со значительным экологическим ущербом. При этом наибольшей экологической опасностью обладают трубопроводы большого диаметра 1000 – 1400 мм. Среднегодовые потери продукта, обусловившие загрязнение окружающей среды, составили по газопроводам – 43,2 млн куб. м. Характерной особенностью техногенного воздействия газопровода на окружающую среду является наличие термического влияния, связанного с возгоранием газа, а также значительное нарушение целостности почвенно-растительного покрова. Радиус термического воздействия, определяющий зону полного поражения окружающего растительного покрова в очаге отказа, составляет от 30 до 600 м, а котлован, образующийся в момент аварии газопровода, достигает максимальных размеров до 106*56*12 м. По своему характеру техногенное воздействие на все компоненты природы является комплексным, поскольку оно затрагивает биохимические процессы, происходящие в атмосфере, земле и водоемах. Так, загрязнение атмосферы обусловлено сжиганием попутного газа на факелах, продуктов деятельности компрессорных станций, выбросом газопродуктов в результате аварий и по другим причинам.

Негативное воздействие трубопроводов на природную среду на этапах строительства и эксплуатации характеризуется ответной реакцией со стороны окружающей среды, выражающейся, как правило, в трех формах:

·                   адаптационной (локальным, статистическим смещением равновесия);

·                   восстановительной (или самовосстановительной), характеризующейся полным возвратом экосистемы «объект – природа» в исходное состояние;

·                   частично восстановительной (или невосстанавливаемой), характеризующейся необратимым сдвигом экосистемы от исходного (равновесного) состояния.

Таким образом, любое промышленное воздействие обуславливает определенный комплекс локальных потерь, имеющих соответствующую ответную реакцию в природе.

Тот или иной трубопровод в зависимости от транспортируемого продукта, способа прокладки, специфики окружающих условий оказывает различное воздействие на природу. Однако можно выделить общие черты такого воздействия, характерные для газопроводов. Газопроводы обладают значительно большей потенциальной энергией механического воздействия на окружающую среду. Поэтому аварийные ситуации, характеризующиеся значительным разрушением участка газопровода, как правило, определяют и специфику такого воздействия (уничтожение растительного покрова, нарушение целостности плодородного слоя почвы, изменение  естественного рельефа и природного ландшафта). Поскольку разрушение газопроводов в большинстве случаев сопровождается возгоранием газа, механическое воздействие усугубляется тепловой радиацией. Особенность аварийных ситуаций в экологическом смысле заключается в том, что методы охраны природы не носят в данном случае предупредительного характера. Это, по-видимому, будет иметь место до тех пор, пока параметр потока отказов магистральных трубопроводов не будет управляемым, достоверно прогнозируемым по времени и по месту развития отказа.

Большое значение с точки зрения охраны природы имеет формирование антропогенного ландшафта в процессе строительства трубопровода. Это имеет прямое отношение к функциональному развитию биогеоценозов конкретного вида, естественной миграции животных, эволюционному развитию гидрогеологических, климатологических и других естественных процессов.

Источниками комплексного воздействия на окружающую среду являются строительство и эксплуатация:

·                   технологических и вспомогательных газовых объектов;

·                    постоянных подъездных дорог к объектам;

·                   временных дорог;

·                   временного жилпоселка строителей;

·                   временной производственной базы и складского хозяйства;

·                   временного водоснабжения и канализации, теплоснабжения, электроснабжения.

6.2. Воздействие на окружающую среду.

Прямые воздействия на почвенный покров связаны с проведением подготовительных земельных работ и выражаются в следующем:

·                   нарушении сложившихся форм естественного рельефа в результате выполнения различного рода земляных работ (рытье траншей и других выемок, отсыпка насыпей, планировочные работы и др.);

·                   ухудшении физико-механических и химико-биологических свойств почвенного слоя;

·                   уничтожении и порче посевов сельскохозяйственных культур и сенокосных угодий;

·                   захламление почв отходами строительных материалов, порубочными остатками и др.

·                    техногенных нарушениях микрорельефа, вызванных многократным прохождением тяжелой строительной техники.

К негативным воздействиям на земельные ресурсы во время эксплуатации газовых объектов относятся:

·                   Прямые потери земельного фонда, изымаемого под размещение постоянных наземных сооружений;

·                   Неудобства в землепользовании из-за разделения сельскохозяйственных угодий трассами инженерных коммуникаций и автодорог;

·                   Сокращение сельскохозяйственной продукции, связанное с долгосрочным изъятием пахотных земель и ухудшения плодородных свойств почвы на временно отводимых землях.

Источником загрязнения воздушного бассейна при строительстве являются:

·                   Выхлопные газы строительных машин и механизмов, автотранспорта, котельных и передвижных электростанций на жидком и газовом топливе;

·                   Дым от двигателей, сжигание остатков древесины и строительных материалов;

·                   Углеводороды от складов ГСМ, автозаправочных станций, топливных баков;

·                   Сварочные аэрозоли от трубосварочных установок и ручной сварки.

·                   Источником загрязнения водных объектов при строительстве являются бытовые, промышленные и ливневые стоки с площадок временного жилого поселка, временных объектов, с площадок технологических объектов.

7. Изменение климата и геоэкологические риски газовой отрасли.

Исследования показали, что одним из важнейших факторов стратегических рисков являются последствия глобального изменения климата.

Эта проблема непосредственно связана с задачей энергетической безопасности, обеспечение которой в значительной степени определяется устойчивым функционированием и развитием газовой отрасли страны в целом и производственным комплексом ОАО «Газпром» в первую очередь.

По данным доклада II Межправительственной группы экспертов по изменению климата глобальное потепление может привести к изменению экстремальных метеорологических и климатических явлений.

Изменение экстремальных природных явлений.   

·                   Повышение максимальных температур и увеличение количества жарких дней почти на всех территориях суши;

·                   Повышение минимальных температур, уменьшение количества холодных дней и морозных дней почти на всех территориях суши;

·                   Уменьшение диапазона суточных температур на большинстве территорий суши;

·                   Увеличение интенсивности явлений выпадения атмосферных осадков;

·                   Увеличение интенсивности сухих условий на континентах в летний период и связанных с этим рисков засух;

·                   Увеличение интенсивности пиковых ветров при тропических циклонах;

·                   Увеличение интенсивности средних и пиковых атмосферных осадков при тропических циклонах.  

Основная тенденция изменения климата – это потепление, сопровождающееся усиление засушливости. Наиболее интенсивно процесс потепления проявится к востоку от Урала, в то время как вблизи Черного моря возможно похолодание. И усиление неравномерности природных явлений, рост частоты экстремальных состояний.

Уже в настоящее время в Западной Сибири ежегодно происходит около 35 тыс. отказов и аварий газопроводов, общая протяженность в России составляет около 350 тыс. км. Около 21% аварий связаны с механическими воздействиями, в том числе с потерей устойчивости фундаментов и деформаций опор. Имеются нарушения целостности и разрушения жилых и производственных зданий, разрывов трубопроводов, связанных с деградацией вечной мерзлоты.

Одним из проявлений климатических изменений может стать также увеличение частоты таких краткосрочных экстремальных погодных условий как сильные снегопады, град, бури, поздние заморозки, аномально низкие или высокие температуры воздуха.

Поскольку подавляющее большинство газовых месторождений и значительное число трасс магистральных газопроводов находятся на территории северных районов в зоне распространения вечной мерзлоты, то, изменение климата, вероятно, приведет к росту геоэкологических и других  рисков.

Для подводных переходов основной угрозой является интенсификация эрозии берегов рек. Боковая эрозия развивается ускоренно по сравнению с деградацией многолетнемерзлых пород в зоне теплового влияния газопровода. Отрицательную роль могут сыграть принятые конструктивные решения, в частности, устройство вертикальных колен, уложенных близ бровок высоких, размываемой в естественных условиях пойм. Тепловыделение от них сформировало глубокие проталины и соответствующие размывы, уходящие ниже русла реки. В этой зоне возможны во время половодий не только интенсивная боковая эрозия, но и оползни грунта. Возможно повышение уровня аварийности вследствие глобального потепления на переходах в 2,0-2,5 раза.

Последствия глобального изменения климата для объектов газовой отрасли не только вероятны (а часть из них уже проявляет себя), но также и достаточно масштабны: осадка грунтов в результате теплового воздействия трубы при транспорте газа с положительной температурой, выпучивание газопровода в результате пропуска по нему газа с отрицательной температурой, деградация вечномерзлых грунтов основания и полосы, прилегающей к газопроводу.

Помимо этих специфических мерзлотных процессов и явлений по трассам газопроводов, проложенных на многолетнемерзлых грунтах, уже в настоящее время отмечаются:

·                   Всплытие трубы газопроводов на пониженных и обводненных участках;

·                   Размыв материала засыпки траншей и насыпей;

·                   Ветровой раздув насыпей, сложенных песчаным материалом.

ЛИТЕРАТУРА.

1)                Применение методов системного анализа для оценки геоэкологических рисков в газовой отрасли. К.т.н. Р.О. Самсонов, д.т.н. А.С. Казак, д.биол.н. В.Н. Башкин  (ООО «ВНИИГАЗ») // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. Москва.  №2, 2007, стр. 25-35.

2)                Изменение климата и геоэкологические риски газовой отрасли. Самсонов Р.О., Лесных В.В. (ООО «ВНИИГАЗ») // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. Москва. №1, 2007, стр. 54-59.

3)                Оценка опасности участков газопроводов, проходящих через морские акватории. Овсяник А.И., к.т.н., профессор, Песков А.В., д.т.н. доцент, Брык Д.И., Военно-инженерный университет. / Актуальные проблемы регулирования природной и техногенной безопасности. Х Международная научно-практическая конференция. Москва 2005, стр. 262-267.

4)                Нефтегазовое строительство. Москва: Издательство ОМЕГА-Л, 2005.

Страницы: 1, 2