Размещено на http://www.allbest.ru/

Негосударственное образовательное учреждение высшего образования

Московский технологический институт

Факультет Техники и Кафедра Техносферная безопасность современных технологий

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Системы дистанционного мониторинга безопасности технических объектов

на тему: «Организация мониторинга в районах развития нефтегазодобывающей промышленности»

Выполнил:

Науменко Н.А.

Москва 2016

Оглавление

Введение

1. Принципы организации мониторинга нефтяных загрязнений

1.1 Нормативные аспекты организации мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности

1.2 Обобщенная структура территориально-распределенной системы мониторинга нефтяных загрязнений водной поверхности

2. Организация проводной и беспроводной систем мониторинга нефтяных загрязнений

2.1 Организация проводной системы мониторинга нефтяных загрязнений

2.2 Структура беспроводной системы дистанционного мониторинга нефтяных загрязнений водной поверхности

3. Организация геодинамического мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности

3.1 Геологические и экологические риски в разведке и добыче нефти

3.2 Организация геодинамического мониторинга на нефтяном месторождении

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Целью данной работы является исследование организации мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности.

Актуальность работы обусловлена тем, что освоение нефтяных месторождений и строительство нефтегазопроводов является важнейшей частью государственной стратегии развития экономики России. Непрерывный рост мировых потребностей в углеводородном сырье определяет необходимость поиска новых областей, перспективных для нефтегазодобычи. В настоящее время наблюдается перенос разведочных работ, проводимых ведущими нефтяными компаниями, в глубины Мирового Океана. Ведется широкомасштабное разведочное бурение в новых акваториях. В настоящее время около 24 % всей мировой добычи нефти приходится на морские месторождения. В связи с этим возникает целый ряд экологических, технических и социальных проблем. А поскольку все моря России являются открытыми акваториями - эти проблемы перерастают в международные. Проблемы связаны главным образом с обеспечением безопасности как самих дорогостоящих сооружений, так и окружающей среды. Так как эти сооружения имеют большие размеры и рассчитаны на длительный срок использования, вероятность их повреждения природными явлениями значительно возрастает. К таким явлениям относятся сейсмотектоническая деятельность, морские волны в прибрежной зоне, подводные оползни, придонные течения, коррозия в морской воде и др. Кроме того, нельзя исключать в настоящее время возможность умышленных повреждений трубопроводов (теракты), а также непреднамеренные воздействия людей в процессе их деятельности (рыболовство, судоходство и др.).

Согласно Постановлению Совета Министров Правительства РФ № 1229 от 24 ноября 1993 г. "О создании Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ)" и Постановлению Правительства РФ от 31.03.2003 N 177 "Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)", развертывание систем мониторинга является обязательным условием эксплуатации объектов нефтегазодобывающих компаний на арктическом шельфе и южных морях России. Исходя из этого, каждая компания (или группа компаний) должна выработать единую стратегию экологической безопасности и комплексного мониторинга природной среды и руководствоваться ею в своей повседневной деятельности и при планировании на перспективу.

Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи:

· Определяются принципы организации мониторинга нефтяных загрязнений;

· Исследуется организация проводной и беспроводной систем мониторинга нефтяных загрязнений;

· Рассматривается организация геодинамического мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности.

Теоретическая значимость работы заключается в обобщении информации, затрагивающей проблемыорганизации мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности.

Практическая ценность работы заключается в овладении знаниями по проблемам организации мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности.

1. Принципы организации мониторинга нефтяных загрязнений

1.1 Нормативные аспекты организации мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности

Цели мониторинга определяются ФЗ «Об охране окружающей среды», в соответствии со ст. 63 которого экологический мониторинг заключается в наблюдении «… за состоянием окружающей среды, в том числе за состоянием окружающей среды в районах расположения источников антропогенного воздействия и воздействием этих источников на окружающую среду».

Положение об оценке воздействия намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в Российской Федерации (утвержденное Приказом Госкомэкологии РФ от 16.05.2000 г. № 372) устанавливает необходимость проведения оценки воздействия на окружающую среду, целью которой является предотвращение или смягчение воздействия этой деятельности на окружающую среду и связанных с ней социальных, экономических и иных последствий. В Положении устанавливается, что исследования по оценке воздействия на окружающую среду намечаемой хозяйственной и иной деятельности должны включать «…разработку предложений по программе экологического мониторинга и контроля на всех этапах реализации намечаемой хозяйственной деятельности…», а также «…разработку рекомендаций по проведению послепроектного анализа».

Цели и задачи государственного экологического мониторинга определяются Положением об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга).

ФЗ «О континентальном шельфе Российской Федерации» устанавливает, что государственная экологическая экспертиза на континентальном шельфе является обязательной мерой по охране окружающей среды, в том числе по защите морской среды и сохранению природных ресурсов континентального шельфа (ст. 31). Согласно ст. 33, государственный мониторинг континентального шельфа, являющийся составной частью единой государственной системы экологического мониторинга Российской Федерации, представляет собой систему регулярных наблюдений за состоянием окружающей среды, включая морскую среду и донные отложения.

Из немногочисленных новых документов следует отметить ГОСТ Р 53241-2008 «Морская геологоразведка. Требования к охране морской среды при разведке и освоении нефтегазовых месторождений континентального шельфа, территориального моря и прибрежной зоны» См. ГОСТ Р 53241-2008 «Морская геологоразведка. Требования к охране морской среды при разведке и освоении нефтегазовых месторождений континентального шельфа, территориального моря и прибрежной зоны» - М.: Стандартинформ, 2009, - 53 с.. В нем регламентированы: правила охраны вод при разведке и освоении нефтегазовых месторождений; требования к морским нефтегазовым объектам; правила обезвреживания отходов непосредственно на платформе; требования к качеству очистки производственных сточных вод, используемых в обороте, и бытовых сточных вод; правила охраны вод с учетом сезонных и ледовых условий; требования к производственному экологическому контролю и мониторингу морской среды при разведке и освоении морских месторождений.

В настоящее время отсутствие нормативных документов, регламентирующих объемы, виды и методы исследований экологического мониторинга, приводит к тому, что каждая компания ведет работы по собственной программе.

Так, ОАО «Газпром» разработаны СТО Газпром 2-1.19-275-2008 «Охрана окружающей среды на предприятиях ОАО «Газпром». Производственный экологический контроль. Общие требования» и СТО Газпром 2-1.19-415-2010 «Охрана окружающей среды на предприятиях ОАО «Газпром». Экологический мониторинг. Общие требования». В данных документах указываются цели и задачи производственного экологического контроля (ПЭК) и экологического мониторинга, освещаются вопросы их организации, приводятся требования к осуществлению ПЭК и типовые структуры ПЭК, принципы планирования и ведения мониторинга.

Наряду со стандартами общего характера разработаны документы, более подробно рассматривающие ПЭК атмосферного воздуха (СТО Газпром 2-1.19-297-2009 «Охрана окружающей среды на предприятиях ОАО «Газпром». Производственный контроль за охраной атмосферного воздуха. Порядок организации и ведения»), водной среды (СТО Газпром 2-1.19-387-2009 «Охрана окружающей среды на предприятиях ОАО «Газпром». Производственный экологический контроль в области охраны водных объектов. Порядок организации и ведения»), в области обращения с отходами (СТО Газпром 2-1.19-416 «Охрана окружающей среды на предприятиях ОАО «Газпром». Производственный экологический контроль в области обращения с отходами. Порядок организации и ведения»)Бухгалтер Э.Б., Ильякова Е.Е. Нормативные аспекты экологического мониторинга при морской нефтегазодобыче в Арктике/Научно-технический сборник «Вести газовой науки», № 2 (13) , 2013, - с. 85.

Указанные нормативные документы корпоративного уровня разработаны в основном для объектов на суше, без учета специфики нефтегазодобычи на Арктическом шельфе (удаленность, уязвимость, отсутствие инфраструктуры, наличие ледового покрытия и короткого светового дня), и не могут быть в полной мере применимы в данных условиях. С другой стороны, существующие виды и методы экологического мониторинга для этих районов имеют свои особенности. Все более актуальной становится организация эффективного экологического мониторинга производственной деятельности предприятий ТЭК на морском шельфе, что в первую очередь связано с расширением добычи и транспортировки углеводородного сырья. Для этого необходимо оптимальное сочетание всех современных видов экологического мониторинга с применением новых научно-технических решений, включая автоматизацию измерений, робототехнику и т.д.

1.2 Обобщенная структура территориально-распределенной системы мониторинга нефтяных загрязнений водной поверхности

Целью развертывания системы мониторинга водной поверхности в районах нефтедобычи является обнаружение нефтяных загрязнений и определение их параметров для осуществления прогноза распространения нефтяного загрязнения.

Распространение разлитой на воде нефти и нефтепродуктов (НП) определяется основными их свойствами (плотность, вязкость и поверхностное натяжение). Плотность нефти в зависимости от условий ее формирования на каждом месторождении и даже на определенной стадии ее разработки может существенно различаться. Поэтому в прогностических расчетах используется, как правило, осредненная величина плотности нефти. Вязкость нефти и продуктов ее переработки - функция ее суммарного химического состава и зависит от температуры (значительно возрастает с ее понижением). Поверхностное натяжение НП зависит от количества присутствующих в них поверхностно-активных веществ (ПАВ). НП с малым содержанием ПАВ имеют наибольшее значение поверхностного натяжения у границы с водой. Поверхностное натяжение на определенных этапах позволяет до известной степени судить о скорости распространения и состояния нефтяного загрязнения на водной поверхности.

На чистой поверхности воды нефть способна к обширному растеканию. Сырая нефть теоретически может растекаться до образования мономолекулярного слоя, но в естественных условиях такое состояние никогда не достигается, хотя часто наблюдаемый типичный радужный отблеск на ее поверхности свидетельствует о способности НП к образованию очень тонких пленок. Одна капля нефти может образовывать на поверхности воды пленку размерами ~0,25 м2. Один грамм НП образует на поверхности воды пятно, диаметр которого может достигать в зависимости от вида НП 1-2м2. Одна тонна нефти на поверхности воды способна образовывать сплошную пленку площадью до одной квадратной мили .

С первых же секунд контакта НП с водной средой в ней начинает развиваться сложная картина превращений, ход, длительность и результаты которых зависят от свойств и состава нефти и от конкретной ситуации и параметров среды. Главными чертами этой картины являются:

· Динамизм (особенно на первых стадиях);

· Тесное переплетение физических, химических и биологических процессов рассеяния и трансформации компонентов нефти вплоть до их полного исчезновения .

Выделяются следующие важнейшие процессы трансформации нефти при ее попадании в водную средуЛобковский Л.И. и др. Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий. Ин-т океанологии им. П.П. Ширшова. - М.: Наука, 2005, - с.18: 1. Растекание и перенос;2. Испарение;3. Растворение;4.Эмульгирование и диспергирование;5. Агрегирование;6. Химическое окисление и деструкция;7. Микробиологическое разложение;8. Седиментация.

Принимая во внимание процессы трансформации нефтяного загрязнения в воде, основными принципами работы системы мониторинга водной поверхности должны быть оперативность и автоматизация обработки данных. Оперативность подразумевает поступление данных в режиме реального времени. Автоматизация обработки данных должна обеспечить средство поддержки принятия решений и подразумевает функционирование системы на промежуточных этапах обработки данных без вмешательства человека-оператора. Целью автоматизации является сокращение временных рамок принятия решения по классификации объекта наблюдения и выработке прогноза развития чрезвычайной экологической ситуации.

Обобщенная структура территориально-распределенной системы мониторинга нефтяных загрязнений водной поверхности представлена в приложении АЧернецова Е.А. Дистанционный мониторинг нефтяных загрязнений в водной среде. Монография. - Saarbruken, Deutschland: Lap Lambert Academic Publishing GmbH&Co.KG , 2011, - p. 22.

Территориально-распределенная системы мониторинга нефтяных загрязнений водной поверхностипозволяет решить следующие задачи:

· Создать информационную базу водных экосистем;

· Систематизировать экологическую информацию, используя структуру информационной базы;

· Оперативно оценить причины развития экологических кризисов в водной среде, сузить зону их оперативного поиска, разработать научно обоснованные природоохранные мероприятия;

· Оперативно оценить возможные экономические последствия экологической катастрофы;

· Оценить остроту экологической ситуации в водоеме;

· Разработать прогноз возможных экологических изменений в водной среде.

Геоинформационная система, являющаяся неотъемлемой частью системы дистанционного мониторинга водной среды, обеспечивает создание комплексной базы данных по гидрофизическим, гидрохимическим, геологическим, биологическим, атмосферным и социально-экономическим характеристикам районов акваторий и зоны сопряжения «суша-море». Она позволяет хранить, осуществлять поиск, анализировать и визуализировать информацию, служащую для поддержки принятия решений при экологическом мониторинге водной среды. На основе данных геоинформационной системы осуществляется также комплексное представление водной экологической информации в виде экологических карт водоемов, что является основой диагноза благополучия состояния водной среды. В настоящее время такие карты составляются только эпизодически. При функционировании комплексной системы мониторинга, имеющей в своем составе ГИС-систему, составление таких карт должно быть периодическим или непрерывным.

Существенным недостатком системы мониторинга водной поверхности, структура которой изображена в приложении А , является ее дорогостоящее развертывание и эксплуатация при наблюдении за обширной зоной ответственности. Это объясняется наличием в ней большого количества разнородных средств мониторинга, а также подсистемы контактных датчиков, постоянно ведущих наблюдение за зоной ответственности системы мониторинга. Поэтому обычно для обнаружения сликов на водной поверхности, классификации их как природных или нефтяных и прогноза распространения нефтяного загрязнения используются только данные спутникового или наземного многочастотного зондирования. Однако достоверность классификации слика на водной поверхности, особенно в сложных метеоусловиях, производимая по данным, предоставляемым этими средствами, недостаточна.

2. Организация проводной и беспроводной систем мониторинга нефтяных загрязнений

2.1 Организация проводной системы мониторинга нефтяных загрязнений

Проводная система мониторинга нефтяных загрязнений должна обладать следующими характеристиками:иметь многоуровневую структуру (см. рис. 2.1.1);обеспечивать непрерывную информацию об изменении ключевых параметров состояния взаимодействующих природных сред: приводного слоя атмосферы, поверхности моря, водной толщи, морского дна, включая осадочный слой и земную кору;использовать многосенсорный подход с применением современных дистанционных и контактных технических средств и методов;быть экономически эффективной и основанной преимущественно на отечественных технологиях;быть регионально-адаптированной с учетом региональных особенностей шельфовой зоны, локальной структуры и динамики экосистем и характера антропогенной нагрузки, а также учитывать особенности регионального климата.

Технический комплекс многоуровневого экологического мониторинга должен включать следующие подсистемы: гидрометеорологического мониторинга; мониторинга присутствия нефтяных загрязнений в морской среде; геодинамического мониторинга; мониторинга состояния объектов недропользования с судна; спутникового мониторинга; информационного обеспечения.

Подсистема гидрометеорологического мониторинга предназначена для: определения опасных метеорологических и гидрологических явлений, представляющих угрозу сооружениям и персоналу нефтедобывающей платформы; диагностики поступления и переноса загрязняющих веществ с соседних участков акватории; получение исходных метеорологических и гидрологических данных для прогноза распространения нефтяного загрязнения (при аварийных разливах нефти); информационное обеспечение безопасности судового и воздушного сообщения между нефтедобывающей платформой и берегом. мониторинг нефтяной загрязнение месторождение

Рисунок 2.1.1 Многоуровневая структура измерительных средств системы экологического мониторинга для нефтедобывающих платформ на морском шельфеЛобковский Л.И., Зацепин А.Н., Ковачев С.А. и др. Технология многоуровневого экологического мониторинга в целях информационного обеспечения безопасности морской добычи нефти и газа // Технологии ТЭК, 2007, No4, с. 60:

1 - искусственные спутники дистанционного зондирования Земли; 2 - радиолокатор кругового обзора; 3 - метеостанция; 4 - лидарный комплекс; 5 - подводный профилирующий зонд; 6 - измеритель волнения и уровня моря; 7 - сонар толщины морского льда; 8 - сейсмическая станция подсистемы геодинамического мониторинга; 9 - судовой комплекс мониторинга морской акватории. Измерители 2-4 устанавливаются непосредственно на платформе, а измерители 6-7 - на дне

К числу измеряемых этой подсистемой характеристик относятся следующие: параметры состояния приводного слоя атмосферы, облачность, осадки, уровень моря, характеристики волнения, вертикальный профиль скорости морских течений, толщина морского льда, температура и соленость воды. Критерии наблюдаемых опасных явлений гидрометеорологического режима должны соответствовать инструкциям Росгидромета См. Инструкция. Критерии стихийных гидрометеорологических явлений и порядок подачи штормовых сообщений. РД 52.04563-96. Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. -- М., 1996, - 15 с.. При этом применяются гидрометеорологические приборы, соответствующие по своим техническим характеристикам требованиям нормативно-методических документов, в том числе Госстроя См. Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазовых сооружений. СП 11-114-2004. Свод правил по инженерным изысканиям для строительства. Госстрой России. -- М., 2004, - 88 с. .

Автоматическая метеорологическая станция должна быть размещена на открытой площадке (стреле), исключающей экранирующее влияние сооружения на показания измерительных приборов, и оснащена следующими датчиками:

-- температуры воздуха,

-- скорости и направления ветра,

-- атмосферного давления,

-- парциального давления водяного пара (влажности),

-- атмосферных осадков,

-- видимости,

-- высоты нижнего края облачности.

Основа подводной части подсистемы гидрометеорологического мониторинга -- заякоренный автоматический профилирующий комплекс «Аквазонд» (см. рис. 2.1.2) -- своего рода морской грузовой лифт. Этот прибор перемещает полезный груз -- измерительную аппаратуру, передвигаясь по тросу, натянутому вертикально между подповерхностной плавучестью и донным якорем.



Рисунок 2.1.2 Схема буйковой постановки гидрологической профилирующей системы «Аквазонд»Лобковский Л.И., Зацепин А.Н., Ковачев С.А. и др. Технология многоуровневого экологического мониторинга в целях информационного обеспечения безопасности морской добычи нефти и газа // Технологии ТЭК, 2007, No4, с. 61

В отличие от традиционных буйковых постановок с размещением приборов на фиксированных горизонтах, в данном случае измеряются непрерывные вертикальные распределения (профили) параметров среды и биоты, что позволяет точно оценивать как дифференциальные, так и интегральные характеристики этих распределений. Наряду с этим носитель может останавливаться -- «зависать» на нужное время, чтобы произвести измерения на заданных горизонтах. Передача данных с «Аквазонда» осуществляется по ходовому тросу с помощью магнитных модемов и далее по кабелю или по подводному гидроакустическому каналу в подсистему информационного обеспечения на нефтедобывающей платформе.

В стандартной комплектации «Аквазонд» оснащен измерителем температуры, электропроводности и давления типа NXIS, предназначенным для длительного автоматического мониторинга и защищенным от биологического обрастания с помощью специальных средств.

Этот измеритель может быть доукомплектован дополнительными датчиками для гидрохимических определений содержания растворенных метана, углекислого газа и кислорода. В стандартную комплектацию «Аквазонда» также входит акустический доплеровский измеритель течений Aquadop3D. Измерители такого типа широко применяются на нефтяных платформах таких компаний, как BHP, BP Inc., Chevron, ConocoPhillips, Shell, Exхon в Мексиканском заливе у побережья США и на шельфе о. Сахалин.

2.2 Структура беспроводной системы дистанционного мониторинга нефтяных загрязнений водной поверхности

Дистанционные средства зондирования водной поверхности (спутниковое и наземное многочастотное зондирование) позволяютМитягина М.И., Лаврова О.Ю., Бочарова Т.Ю. Спутниковый мониторинг нефтяных загрязнений морской поверхности/ Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5, с. 130 :

* обнаруживать и отображать на экране монитора загрязненные участки поверхности;

* определять направление и кратчайшее расстояние до загрязненного участка поверхности;

* определять продольные и поперечные размеры пятна загрязнения;

* определять направление и расстояние до центра пятна загрязнения;

* определять площадь пятна загрязнения;

* формировать при обнаружении загрязнений файлы данных, содержащие информацию о времени их формирования и параметрах пятна.

Данные контактных методов мониторинга позволяют верифицировать данные дистанционного зондирования в сложных метеоусловиях, к которым относятся:

1. скорость ветра больше 10 м/с

2. балльность волнения выше 2 (высота волны больше 0,75 м.)

3. дождь, снег, туман

4. наличие ледяной крошки в воде

Обычно данные при использовании контактных методов мониторинга получают в ходе судовых экспедиций. Однако судовые экспедиционные работы в настоящее время стоят очень дорого по сравнению с эксплуатацией стационарных станций наблюдения. Кроме того, использование только экспедиционных методов исследований не позволяет достигнуть необходимой оперативности измерений и непрерывности временных рядов. Экспедиционные измерительные комплексы целесообразно использовать для периодического определения таких параметров среды и характеристик биосферы, которые не требуют непрерывного контроля. Стационарная же сеть станций, входящих в систему мониторинга окружающей среды требует наличия каналов связи с центром обработки информации. Прокладка кабелей, по которым информация со станций могла бы передаваться на пост наблюдения и контроля (ПНК), является очень дорогой. Поэтому для целей связи необходимо использовать радиоканал или спутниковую связь. Пример организации связи между датчиками Развитие технологий беспроводных сетей и GPRS позволило осуществлять обмен данными между датчиками в различных точках пространства и ПНК. Пример беспроводной подсистемы мониторинга с использованием контактных методов измерения параметров водной среды приведен на рисунке 2.2.1.

С помощью сети станций, изображенной на рисунке 2.2.1. можно производить непрерывный мониторинг гидрологических, гидрохимических, биологических и геофизических параметров зоны ответственности.

Комплексную систему дистанционного мониторинга водной среды можно определить как совокупность автономных вычислительных узлов, взаимодействующих для достижения наилучшего результата в смысле точности определения местоположения и характеристик загрязнения. Принципами функционирования такой системы являются:

· Разделяемая память

· Взаимодействие посредством нескольких протоколов

· Асинхронность

Рисунок 2.2.1 Схема обмена данными между датчиками в водной среде и центральным береговым постомЧернецова Е.А. Дистанционный мониторинг нефтяных загрязнений в водной среде.- СПб, Издательство РГГМУ, 2008 - с.24

Разделяемая память подразумевает обмен сообщениями в соответствии с моделью «клиент-сервер». Сообщения в системе могут быть широковещательными и организованными по каналу «точка-точка». Широковещательные сообщения используются в качестве команд управления, по соединениям типа «точка-точка» происходит обмен данными.

Так как в системе используются различные аппаратные средства, то для их взаимодействия используются различные протоколы. Это требует наличия шлюзов для трансляции протоколов. Так как требования к ресурсу связи каждого модуля не являются постоянными, что требует организации сеансов связи в произвольные моменты времени, то их взаимодействие происходит в асинхронном режиме, и протоколы связи должны быть событийно-управляемыми.

С помощью сети станций, изображенной на рисунке 2.2.1 можно производить непрерывный мониторинг гидрологических, гидрохимических, биологических и геофизических параметров зоны ответственности. Главную ось мониторинговой сетки ориентируют вдоль преобладающего направления течений. Станции вдоль осей располагают неравномерно. Расстояние между станциями от центра возрастает в геометрической прогрессии. Положение каждой из них строго фиксируется с точностью не менее м.

Для решения экологических задач, связанных с обнаружением и оценкой уровня загрязнения водной поверхности нефтепродуктами и динамики распространения пятен загрязнения в зависимости от волнения, целесообразно применять многочастотное зондирование водной поверхности с помощью дистанционных судовых или береговых датчиков. Подсистема таких дистанционных датчиков, входящая в комплексную систему дистанционного мониторинга должна позволять:

· обнаруживать и отображать на экране монитора участки морской поверхности, покрытые нефтяной пленкой;

· определять направление и минимальное расстояние до загрязненного нефтью участка водной поверхности;

· определять продольные и поперечные размеры нефтяного пятна;

· определять направление и расстояние до центра нефтяного пятна;

· определять площадь пятна;

· формировать при обнаружении нефтяных загрязнений файлы данных, содержащие информацию о времени их формирования и параметрах пятна.

Оперативность работы информационной системы дистанционного мониторинга водной среды подразумевает также сокращение временных рамок принятия решения по классификации наблюдаемого объекта. Поэтому необходимо автоматизировать не только процесс сбора данных, но и алгоритмы классификации объекта наблюдения, чтобы привлечь внимание человека-оператора только к объектам действительно угрожающим экологическому состоянию наблюдаемой территории и еще на этапе автоматизированной обработки данных отсеять объекты, не угрожающие экологическому состоянию зоны ответственности. Для автоматизации алгоритмов обработки сигналов и классификации объектов нужно использовать методы интеграции данных на различных уровнях - на уровне сигналов, на уровне пикселей, на уровне параметров, на уровне решений.

3. Организация геодинамического мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности

3.1 Геологические и экологические риски в разведке и добыче нефти

Глобальные геодинамические процессы оказывают значительное влияние на ритм жизни человеческого общества, а в ряде катастрофических случаев способны вызвать тотальное опустошение крупных ареалов Земли и массовую гибель населения. Иногда триггером таких геодинамических событий становятся факторы техногенногопроисхождения. Возможные последствия природно-техногенных катастроф наглядно проявились при катастрофе на платформе DeepwaterHorizon, происшедшей 20 апреля 2010 г.

Разведка и освоение углеводородных ресурсов на больших глубинах связаны со значительными технологическими рисками, что, в свою очередь, способно приносить огромные убытки сложного и дорогостоящего производства, вызывать крупномасштабные экологические катастрофы и бедствия.

Среди факторов, определяющих такие риски, особое место занимают геодинамические процессы, ответственные за быстрые (в реальном времени) вариации поля напряжений и деформаций, а в ряде случаев, - горизонтальные и вертикальные подвижки геологических образований. Несмотря на высокий уровень современных технологий проходки нефте- и газоразведочных скважин, надежность противовыбросовой запорной аппаратуры, наличие чувствительных систем регистрации давления в стволе и др., при освоении месторождений углеводородного сырья фактор геодинамической опасности и внезапность его проявления присутствует постоянно.

В геологоразведочном процессе на нефть и газ всегда присутствует риск внезапных выбросов углеводородов, что, во многих случаях сопровождается крупными авариями и разрушением пройденных выработок. Далеко не всегда такие аварии становятся следствием микроизменений состояния нефте- и газосодержащих пластов. Однако, поскольку фактор быстрых направленных вариаций поля напряжений и деформаций как незримая угроза крупных нефте- и газораведочных аварий присутствует постоянно, контроль за вариациями деформированного состояния крупных геологических объектов требует напряженного внимания.

В связи с вышесказанным и в соответствии с новой редакцией СНиП II-7-81*СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах. Свод правил. Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, 2014, - 80 с. на всех морских нефтегазодобывающих объектах в акваториях, где сейсмические воздействии могут достигать 7 баллов шкалы MSK-64 (уровень проектного землетрясения), должны быть установлены системы геодинамического мониторинга.

3.2 Организация геодинамического мониторинга на нефтяном месторождении

Рассмотрим организацию геодинамического мониторинга на нефтяномместорождении им. Ю. Корчагина (Северный Каспий).

Система геодинамического мониторинга (СГДМ), разработанная, изготовленная в ИОРАН и установленная в июне 2010 г., предназначена для регистрации слабых (микро-) землетрясений тектонической и техногенной природы, а также сильных колебаний и наклонов главной палубы морской ледостойкой платформы (МЛСП) на месторождении им. Ю. Корчагина (ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть, Северный Каспий) См.Лобковский Л.И., Ковачев С.А. Система геодинамического мониторинга морской нефтедобычи на шельфе на примере морского нефтегазового месторождения имени Ю. Корчагина // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2010. №11. с. 11-14 .

Система состоит из трех донных сейсмографов (южного, восточного и западного), установленных на дно Каспийского моря на расстояниях 1-1.5 км от платформы (рис. 3.2.1). Для передачи цифровой информации сейсмографы связаны донными кабельными линиями с блоком сбора и обработки данных, расположенным на МЛСП им. Ю. Корчагина. СГДМ также непрерывно регистрирует наклоны по крену и дифференту нефтедобывающего модуля МЛСП и три компоненты его виброскорости с помощью датчиков, расположенных непосредственно на платформе.

В состав датчиков каждого донного сейсмографа (рис. 3.2.2) входят три сейсмоприемника (два горизонтальных и один вертикальный) и гидрофон.

Сигнал вертикального сейсмоприемника (тип СВ-5) регистрируется в диапазоне частот 3-30 Гц, сигналы горизонтальных сейсмоприемников (тип СГ-10) - 8-30 Гц, сигнал гидрофона - 0.3-30 Гц. Динамический диапазон регистрации каждого канала составляет 96 дБ. Точное время принимается GPS-приемником, установленным на платформе.

За период работы СГДМ на записях донных сейсмографов обнаружены многочисленные сигналы региональных землетрясений Каспийского моря и его обрамления, вошедших в каталог Геофизической службы РАН.

Рисунок 3.2.1 Схема установки донных сейсмографов в районе МЛСП им. Ю. Корчагина



Рисунок 3.2.2 Донный сейсмограф СГДМ

Землетрясения происходили в радиусе свыше 1000 км от МЛСП им. Ю. Корчагина. Их магнитуды попали в диапазон от 3.0 до 5.5. Очаги землетрясений находились в районе Западного и Восточного Кавказа, в акватории Каспийского моря, в Туркменистане и Иране.

Гидрофонами системы регистрируются также сильные землетрясения (М > 7), происшедшие на телесейсмических расстояниях свыше 8000 км.

Местные землетрясения в районе месторождения им. Ю. Корчагина обнаруживаются крайне редко и имеют незначительные магнитуды (ML<1.5).

Данные, поступающие с датчика наклонов, показывают, что тренды наклонов главной палубы МЛСП по крену и дифференту минимальны и не превышают 0.04°.

На спектре наклонов по крену, рассчитанному за весь период наблюдений, выделяются полусуточный и суточный максимумы, соответствующие лунным и солнечным приливным колебаниям в твердой Земле.

Заключение

Результаты исследования организации мониторинга в районах развития нефтегазовой промышленности, полученные в данной работе, позволяют сделать следующие выводы:

В основе современной системы экологического мониторинга должен преимущественно лежать принцип прогнозирования (своевременного предупреждения) нежелательной ситуации, а не реагирование на уже сложившуюся ситуацию. Нужно также учитывать тот факт, что негативное воздействие нефтяного загрязнения на водную среду носит комплексный характер, а степень воздействия вредных веществ на гидробионтов имеет широтную, температурную и другие зависимости. Поэтому для мониторинга нефтяных загрязнений необходимо проведение непрерывных наблюдений во времени, исходя из продуманного распределения измерительных средств в пространстве, для чего необходимо использовать распределенную многосенсорную систему дистанционного мониторинга. Она должна работать оперативно, желательно в реальном масштабе времени. Оперативность подразумевает также сокращение временных рамок принятия решения по классификации наблюдаемого объекта. Поэтому необходимо автоматизировать не только процесс сбора данных, но и алгоритмы классификации объекта наблюдения, чтобы привлечь внимание человека-оператора только к объектам действительно угрожающим экологическому состоянию наблюдаемой территории и еще на этапе автоматизированной обработки данных отсеять объекты, не угрожающие экологическому состоянию зоны ответственности.

Отобранные для мониторинга параметры должны достоверно и полно отражать изменения характера нефтяных выбросов и сбросов с течением времени. Кроме того, в их число необходимо включить параметры, регулируемые в порядке соблюдения требований нормативных актов.

Выбор мест размещения пунктов контроля должен основываться на необходимости получения представительных данных мониторинга с учетом расположения потенциально затрагиваемых населенных пунктов и преобладающих направлений ветра.

Мероприятия по мониторингу процессов обращения с опасными и безопасными отходами должны включать регулярные визуальные проверки всех зон сбора и хранения отходов, а также регулярную проверку деятельности по сортировке отходов и их сбору. В случае хранения и/или предварительной обработки и уничтожения опасных отходов на территории объекта необходимо проводить постоянный мониторинг качества подземных вод.

Список использованной литературы

1. ГОСТ Р 53241-2008 «Морская геологоразведка. Требования к охране морской среды при разведке и освоении нефтегазовых месторождений континентального шельфа, территориального моря и прибрежной зоны» - М.: Стандартинформ, 2009, - 53 с.

2. Постановление Правительства РФ от 31.03.2003 N 177 "Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)"

3. Постановление Совета Министров Правительства РФ № 1229 от 24 ноября 1993 г. "О создании Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ)"

4. Постановление Правительства РФ от 09.08.2013 N 681 (ред. от 10.07.2014) "О государственном экологическом мониторинге (государственном мониторинге окружающей среды) и государственном фонде данных государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды)"

5. Приказ Госкомэкологии РФ от 16.05.2000 N 372 "Об утверждении Положения об оценке воздействия намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в Российской Федерации" (Зарегистрировано в Минюсте РФ 04.07.2000 N 2302)

6. СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах. Свод правил. Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, 2014, - 80 с.

9. Александров А.К. Законодательная и нормативная база, регламентирующая природоохранные требования при разведке, обустройстве и эксплуатации нефтегазовых месторождений на шельфе морей России // Природа России: национальный портал, 2005.

10. Бухгалтер Э.Б., Ильякова Е.Е. Нормативные аспекты экологического мониторинга при морской нефтегазодобыче в Арктике/Научно-технический сборник «Вести газовой науки», № 2 (13) , 2013, - с. 82-87

11. Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазовых сооружений. СП 11-114-2004. Свод правил по инженерным изысканиям для строительства. Госстрой России. -- М., 2004, - 88 с.

12. Инструкция. Критерии стихийных гидрометеорологических явлений и порядок подачи штормовых сообщений. РД 52.04563-96. Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. -- М., 1996, - 15 с.

13. Ковачев С.А., Лобковский Л.И., Крылов А.А., Иващенко А.И. Система геодинамического мониторинга морской нефтедобычи на шельфе на примере морского нефтегазового месторождения имени Ю. Корчагина - с. 419-422 в сборнике Геодинамические процессы и природные катастрофы. Опыт Нефтегорска: Всероссийская научная конференция с международным участием, Южно-Сахалинск, 26 ? 30 мая 2015 г.: сборник материалов. В 2-х томах / под ред. Б.В. Левина, О.Н. Лихачевой. ? Владивосток: Дальнаука, 2015. Том 2. ? 464 с.

14. Лобковский Л.И. и др. Геоэкологический мониторинг морских нефтегазоносных акваторий. Ин-т океанологии им. П.П. Ширшова. - М.: Наука, 2005, - 326 с.

15. Лобковский Л.И., Зацепин А.Н., Ковачев С.А. и др. Технология многоуровневого экологического мониторинга в целях информационного обеспечения безопасности морской добычи нефти и газа // Технологии ТЭК, 2007, No4, с. 58-66

16. Лобковский Л.И., Ковачев С.А. Система геодинамического мониторинга морской нефтедобычи на шельфе на примере морского нефтегазового месторождения имени Ю. Корчагина // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2010. №11. с. 11-14.

17. Митягина М.И., Лаврова О.Ю., Бочарова Т.Ю. Спутниковый мониторинг нефтяных загрязнений морской поверхности/ Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5, с. 130-149

18. Мустафин С.К. Региональный геодинамический мониторинг объектов добычи углеводородов как фактор снижения геолого-экологических рисков - с. 258-262 в сб. Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна (опыт, инновации) : Материалы Девятой Международной научно- технической конференции (посвященной 100-летию со дня рождения Про-тозанова Александра Константиновича) / отв. ред. О. А. Новоселов. -- Т. 2. Геология, геофизика. Гидрогеология, геотермия и геокриология. Экология, промышленная безопасность. -- Тюмень :ТюмГНГУ, 2014. -- 296 с.

19. Российская академия наук. Геофизическая служба. - [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ceme.gsras.ru

20. Чернецова Е.А. Дистанционный мониторинг нефтяных загрязнений в водной среде. Монография. - Saarbruken, Deutschland: Lap Lambert Academic Publishing GmbH&Co.KG , 2011, - 123 p.

21. Чернецова Е.А. Дистанционный мониторинг нефтяных загрязнений в водной среде.- СПб, Издательство РГГМУ, 2008 - 179 с.

Размещено на Allbest.ru

...