Научно—методические основы обеспечения экологической Безопасности работ по освоению месторождений Арктического шельфа

Короткий опис

Введение 4

Глава 1. Перспективы освоения месторождений и анализ современного состояния экосистем Обской и Тазовской губ 10

1.1. Перспективы освоения месторождений Обско-Тазовского нефтегазоносного бассейна 10

1.2. Основные решения по освоению и обустройству месторождений Обской и Тазовской губ 13

1.3. Оценка фоновых показателей экосистем Обской и Тазовской

губ 23

1.4. Обская и Тазовская губы - уникальный рыбохозяйственный водоем 31

1.5. Промышленное рыболовство в ЯНАО 34

1.6. Роль промысла рыбы для коренного населения Севера в современных условиях 41

Глава 2. Оценка воздействия на окружающую среду при освоении месторождений Обской и Тазовской губ 48

2.1. Юридические и нормативные требования по охране окружающей среды для акваторий Обской и Тазовской губ 48

2.2. Научно-методические подходы к оценке воздействия на окружающую среду 53

2.3. Основные источники и виды воздействия на окружающую среду при освоении месторождений 60

2.4. Определение уровня воздействия акустических полей на ихтиофауну 64

2.5. Снижение уровня замутнения воды и переотложения грунта 69

2.6. Методика предотвращения загрязнения акватории Обской и Тазовской губ, путем применения экологически чистых буровых растворов 78

2.7. Система обеспечения аварийного реагирования 96

2.8. Метод расчета ущерба рыбному хозяйству. Оценка величины ущерба для акватории Обской и Тазовской губ 108

Глава 3. Методические основы организации и проведения 112 комплексного экологического мониторинга

3.1. Цели и задачи 112

3.2. Режимы 114

3.3. Контролируемые параметры 117

3.4. Сетка станций 120

3.5. Экспресс методы по оценке уровня воздействия на окружающую среду 123

3.6. Основные результаты экологического мониторинга 129 Глава 4. Практические методы снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду 134

4.1. Рекомендации по снижению и предотвращению негативных экологических последствий 134

4.2. Ихтиологическое картирование Обской и Тазовской губ 136

4.3. Новые технологии по утилизации отходов бурения в условиях освоения Обской и Тазовской губ 140

4.4. Система компенсационных мероприятий коренному населению ЯНАО 146

Основные выводы и рекомендации 149

Список литературы 152

Список научных публикаций 163
Введение

Введение

Актуальность темы исследования

Морская периферия РФ охватывает площадь 6,2 млн. км2, из которых 4,2 млн. км2 относится собственно к шельфу с глубинами моря до 200 -300 м.

Около 90% площади шельфа -3,9 млн. км2, являются перспективными в нефтегазоносном отношении [21].

Начальные суммарные геологические ресурсы углеводородов шельфовых морей России достигают 133 млрд. т условного топлива (в пересчете на нефть), из которых извлекаемые ресурсы составляют почти 100 млрд. т. До 70% общих извлекаемых ресурсов сосредоточено в Западной Арктике.

Существенно преобладают ресурсы газа. Нефть и конденсат составляют лишь 15,5 млрд. т, тогда как свободный и растворенный газ -85 трл.м3. Основными районами концентрации нефтяных ресурсов являются моря Баренцево и Печорское (3,8 млрд. т), Карское (4,7 млрд. т), Восточно-Сибирское (2,1 млрд. т), Охотское (2,1 млрд. т) [32].

Степень освоения арктических шельфовых углеводородных ресурсов России чрезвычайно низкая.

Наибольший практический интерес представляют, прежде всего, Баренцево, Печорское и Карское моря, а также акватория Обской и Тазовской губ [47].

Освоение нефтяных и газоконденсатных месторождений на шельфе арктических морей является важным фактором дальнейшего социально-экономического развития российского Севера. Решение этой стратегически важной задачи возможно лишь при условии обеспечения экологической безопасности работ на шельфе и сохранения морских биоресурсов, которые в отличие от запасов нефти и газа являются самовоспроизводящимися, а значит бесценными [1]. В связи с этим актуальность разработки

новых научно-обоснованных методов обеспечения экологической безопасности не вызывает сомнений, а решение этой задачи является важнейшим условием успешного обустройства морских месторождений. Необходимо непрерывное совершенствование методик оценки воздействия на окружающую среду на различных этапах освоения месторождений и разработка комплекса природоохранных мероприятий для защиты ранимых экосистем шельфовой зоны морей.

Цель работы

Целью диссертационной работы является создание научно-методических основ обеспечения экологической безопасности работ по освоению месторождений арктического шельфа на примере обобщения результатов исследований, выполненных при поисково-оценочных работах в Обской и Тазовской губах.

Задачи работы

Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:

1. На основе сбора и обобщения многолетних данных по экологической обстановке определить основные виды воздействия нефтегазодобычи на экосистемы региона и разработать методику ОВОС разведки, обустройства и эксплуатации месторождений углеводородного сырья применительно к Обско-Тазовскому бассейну.

2. Сформулировать и обосновать основные требования к техническим средствам сбора и обработки экологической информации и разработать методику проведения комплексного экологического мониторинга поисково-оценочных работ на месторождениях Обской и Тазовской губ, с учетом специфики данных акваторий.

3. Разработать комплекс природоохранных мероприятий существенным образом снижающих антропогенную нагрузку на морские экосистемы Обско-Тазовского бассейна.

4. Оценить величину ущерба рыбному хозяйству для акватории Обской и Тазовской губ, причиняемого поисково-оценочным бурением.

5. Смоделировать возможные аварийные ситуации и разработать планы аварийного реагирования. Научная новизна

• Впервые предложена методика оценки воздействия на окружающую среду, позволяющая адекватно определить уровень антропогенной нагрузки на экосистемы Обской и Тазовской губ.

• Разработана концепция системы комплексного экологического мониторинга состояния окружающей среды при освоении месторождения, предусматривающая различные виды контроля и анализа за экологической обстановкой для каждого этапа работ.

• Впервые выполнен комплекс научно-исследовательских работ по изучению воздействия акустических полей на ихтиофауну, биотестированию буровых растворов, оценке ущерба морским гидробионтам, учитывающий специфику Обско-Тазовского бассейна.

• Разработана система аварийного реагирования, учитывающая потенциальный размер ущерба, который может быть нанесен окружающей

среде. "«**ч}~

Основные положения, выносимые на защиту

1. Рекомендации по основным принципам обеспечения экологической безопасности и мониторингу природной среды при разведке и освоении месторождений углеводородов Обской-Тазовской губ.

2. Методика ОВОС при разведке месторождений углеводородов Обской и Тазовской губ.

3. Методика проведения и результаты комплексного экологического мониторинга поисково-оценочных работ на акваториях Обской и Тазовской губ.

4. Рекомендации по снижению и предотвращению негативных экологических последствий при освоении месторождений в акватории Обской и Тазовской губ.

5. Методика анализа возможных аварийных ситуаций и планы аварийного реагирования.

Практическая значимость полученных результатов

Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при подготовке предпроектных и проектных материалов по разведке и освоению крупных месторождений нефти и газа на арктическом континентальном шельфе России и легли в основу следующих документов: «Экологическое обоснование поисково-оценочных работ на нефть и газ на Обском участке Обской губы в 2004 г.»; «Экологическое обоснование поисково-оценочных работ на нефть и газ на Чугорьяхинском участке Тазовской губы в 2005 г.»; «Экологическое обоснование поисково-оценочных работ на нефть и газ на Адер-Паютинском участке Тазовской губы в 2004 г.»; «Результаты экологического мониторинга бурения скважин на Каменномысском, Обском и Чугорьяхинском участках в Обской и Тазовской губах в летне-осенний сезон 2003 г.»; «Экологический мониторинг бурения скважин на Каменномысском участке в Обской губе в летне-осенний сезон 2004 г.».

Предложенные рекомендации и разработанные методики в составе указанных документов прошли и получили положительную оценку Государственной экологической экспертизы МПР РФ и надзорных органов в сфере природопользования.

Результаты работы могут быть использованы как практическое руководство по разработке экологических разделов проектов разведки и освоения месторождений углеводородного сырья на арктическом континентальном шельфе России.

Диссертационная работа является обобщенным результатом комплекса исследований по научным программам ОАО "Газпром", ООО "Газфлот", ФГУП "Арктикморнефтегазразведка", ООО "Арктикэко-шельф".

Личный вклад автора

Вклад автора диссертационной работы заключается в постановке, проведении исследований и решении задач по экологическому обеспечению поисково-оценочных работ в Обской и Тазовской губах.

Автор принимала личное участие в организации и выполнении комплексных экспериментальных исследований в Обско-Тазовском бассейне. Ею выполнены обобщение экспериментальных данных, теоретические исследования, сформулированы и внедрены на практике основные выводы и рекомендации.

Апробация результатов исследования

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на V, VI международных конференциях «Освоение шельфа Арктических морей России» (СПб, RAO-2001, RAO-2003 гг.); международной конференции «Топливно-энергетический комплекс России: региональные аспекты» (СПб, 2004 г.); международной конференции «Нефть и газ арктического шельфа - 2004» (Мурманск, 2004).

Публикации по теме диссертации

Основные результаты диссертации изложены в 18 научных работах, в том числе в 1 монографии, 9 статьях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций. Работа включает 165 страницы машинописного текста, 37 рисунков, 14 таблиц, библиографический список содержит 116 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность Первому заместителю начальника Департамента по добыче газа, газового конденсата, нефти ОАО "Газпром", доктору технических наук, профессору, заведующему кафедрой освоения морских нефтяных и газовых месторождений РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина Б.А. Никитину,

8

генеральному директору ООО "Газфлот", кандидату технических наук А.Я. Манделю, директору центра «Морнефтегаз» ООО «ВНИИГАЗ», доктору технических наук, профессору Д.А. Мирзоеву, постоянное внимание, ценные советы и помощь которых способствовали выполнению данной работы.

Глава 1. Перспективы освоения месторождений и анализ современного состояния экосистем Обской и Тазовской губ

1.1. Перспективы освоения месторождений Обско-Тазовского

нефтегазоносного бассейна

Недра шельфа морей России обладают огромной не освоенной сырьевой базой для газовой и нефтяной промышленности. Начальные извлекаемые ресурсы углеводородов на шельфе России достигают почти 100 млрд. т условного топлива, что соответствует 20 — 25 % от общего объема мировых ресурсов углеводородов [72].

На акватории России отработано около 1 млн. погонных км сейсморазведочных профилей, и 5700 км2 площадей покрыто сейсморазведкой. Пробурено 178 скважин общим метражом более 440 тыс. м. Выявлено более 450 локальных объектов, открыто 32 месторождения.

По нефтегазовому потенциалу Российской Федерации наиболее перспективны недра арктических морей - Баренцева, Печорского, Карского, Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского. Здесь сосредоточено до 70 трлн. м3 начальных суммарных ресурсов газа и 35 млрд. т нефти с конденсатом, из которых 85 % ресурсов приходится на Баренцево, Печорское и Карское моря.

В 1982 году началось поисково-разведочное бурение в акватории российского сектора Арктики, и до конца десятилетия в Баренцевом море были открыты Мурманское, Северо-Кильдинское, Штокмановское и Лудловское газовые месторождения. Еще три месторождения советские геологи обнаружили в Печорском море: газоконденсатное Поморское, нефтегазоконденсатное Северо-Гуляевское и нефтяное Приразломное [20].

В 1995 - 1999 годах были проведены поисковые работы на шельфе Печорского моря. В результате были открыты три нефтяных месторождения: Варандей-море, Медынское-море и Долгинское. Общий объем запасов этих месторождений составляет около 320 млн. тонн нефти.

10

ь.

Тогда же начались геофизические исследования Карского моря. Поисково-оценочным бурением, выполненным на основе данных сейсморазведки, в 2000-04 годах, были открыты 4 крупных месторождения - Северо-Каменномысское, Каменномысское-море, Обское и Чугорьяхинское, общие запасы которых превышают 800 млрд. м3 газа.

В настоящий момент в акватории Обской и Тазовской губ пробурено 10 поисково-оценочных и разведочных скважин (рис. 1.1.1).

„Солетское-Ханавэйское

Тота-Яхинское

Адерпаютинскай

емаковское^исро- V 13

I Ссверо-Парусная

„, Парусное

Южно-НурминскаяСКамбэт

Ростовц

Западно-Яротанская

Новопортовское

Ямбургское Сев

дарвутинское

•'О Западно-/гаВшс-Ярсалинсмя Танусалинское

Рисунок 1.1.1. - Обзорная карта Обско-Тазовского нефтегазоносного бассейна (точками обозначены пробуренные скважины).

Учитывая, что:

• в акватории Обской и Тазовской губ подтверждена промышленная газоносность ряда объектов (30 % из которых уже разведаны);

11

¦Щ)

• данные объекты локализованны в районе слияния Обской и

Тазовской губ и расположены близко к разрабатываемому

Ямбургскому газоконденсатному месторождению,

ОАО «Газпром» уже сегодня сосредоточило основные объемы геологоразведочных работ в этом районе.

Ожидаемый прирост запасов газа по месторождениям и перспективным структурам в акватории Обской и Тазовской губ по сеноман-альб-аптским отложениям оценивается величиной около 3,5 трлн. м3.

В 2005 - 2010 гг. планируется завершить разведку Северо-Каменномысского, Каменномысского-моря и Обского газовых месторождений и приступить к вводу их в разработку. Основные поисково-разведочные работы будут сосредоточены на Адерпаютинс-кой и Южно-Обской площадях, а также на Семаковском и Антипаю-тинском газовых месторождениях. Будет проведена доразведка морской части Харасавэйского месторождения. В Печорском море планируется продолжить разведку Долгинского нефтяного месторождения.

Всего будет выполнен объем сейсморазведочных работ 2D - 5800 пог. км, 3D — 2200 км2, пробурено 71 тыс. м поисково-разведочных скважин.

В результате прирост запасов должен составить более 2 трлн. м3 газа и около 200 млн. т. нефти.

Работы на арктическом шельфе по развитию и пополнению сырьевой базы внесут весомый вклад в достижение одной из стратегических целей ОАО «Газпром» - обеспечение ежегодного прироста запасов углеводородов, превышающего уровень годовой добычи.

12

1.2. Основные решения по освоению и обустройству месторождений Обской и Тазовской губ

В 2003 г. Правление ОАО «Газпром» рассмотрело и одобрило основные положения «Концепции работы ОАО «Газпром» на шельфе РФ». Согласно «Концепции»:

• освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа в России, как и во всём мире, является безальтернативным вариантом компенсации падения уровня добычи нефти и газа на суше;

• приоритетными направлениями поисково-разведочных работ для ОАО «Газпром» до 2010 г. и на перспективу до 2030 г. являются районы Баренцева и Карского морей, включая акватории Обской и Тазовской губ (рис. 1.2.1).

Концепция работ ОАО "Газпром" на шельфе РФ предусматривает совместную разработку газовых месторождений Обской и Тазовской губ и прилегающей суши и использование объектов производственной инфраструктуры Ямбургского ГКМ.

Уровень добычи по всем месторождениям Обской и Тазовской губ и сопредельной суши в 2021-2022 гг. составит 82,0 млрд. м3 в год.

В качестве базовых месторождений по организации морской газодобычи в Обской губе можно рассматривать следующие:

1. Каменномысское море (открыто в 2000 г., запасы по категориям Cj+Сг составляют 491,38 млрд. м3);

2. Обское (открыто в 2003 г., запасы по категории С] составляют 4,77 млрд. м3);

3. Северо-Каменномысское (открыто в 2000 г., запасы по категориям С1+С2 составляют 300,4 млрд. м3).

Из числа акваториальных месторождений первым в разработку предлагается ввести Северо-Каменномысское месторождение. Год ввода его в разработку 2009 г.

13

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

i

Нефтяные Газонефтяные Газовые

Газоконденсатные Иефтегазоконде честные

ПЛОЩАДИ

Введенные е бурение Выведенные из бурения

СТРУКТУРЫ

^^^^ Открытые

С^2 Выявленные

Аномалии типа'-

J "Риф"

3 "Залежь"

~, Предполагаемые довушкь ------i неантиклиналыкзго типа

6ю»оеЧ9о»аии» о.Бешм

I Анбревхтя

и.:^хангепьс«

ОБОЗНАЧЕНИЯ

1 - северо-восточный шельф Баренцева моря

2 - шепьф Печорского моря

3 - приямальский шельф

4 - структуры Обской и Тазовской губ

Рисунок 1.2.1. - Обзорная карта перспективных районов шельфа Российской Федерации.

14

Эксплуатационными объектами разработки на месторождении являются залежи в сеноманских и альб-аптских отложениях. Проектный уровень добычи прогнозируется от 8,4 до 15,3 млрд м3 газа в зависимости от варианта разработки.

Вторым вводимым в разработку месторождением является месторождение Каменномысское-море, на котором прогнозируется уровень проектной добычи 15 млрд м3 газа в год.

В дальнейшем планируется освоение Обского месторождения с проектным уровнем добычи 0,245 млрд. м3 газа в год.

Комплексный метод обустройства месторождений Обской и Тазовской губ предусматривает кооперацию с существующими береговыми объектами газодобычи, создание единой системы сбора, подготовки и транспорта для группы близлежащих друг от друга месторождений (рис. 1.2.2) [22].

Пер

им

кос

'' gfigSK^.

Условные обозначения:

- населенные пункты.

- газовые и газоконленсатныс месторождения;

- нефтяные месторождения;

- нефтегазовые и гато нефтяные

месторождения.

- выявление структуры.

- структуры подготовленные к глубокому бурению

° - платформы;

- кустовые плота ikh по сбору, щи!тиимг н транспорту газа;

/ - i-азопроводы;

Рисунок 1.2.2. - Схема обустройства месторождений Обской и

Тазовской губ.

15

В основу технических решений по обустройству месторождений должно быть положено широкое использование возможностей новейших технологий бурения горизонтальных и наклонно-направленных скважин, добычи, сбора, подготовки и транспорта газа. Особое внимание необходимо уделять применению эффективных методов разработки месторождения и воздействия на пласты, обеспечению высокого уровня промышленной безопасности, охраны недр и окружающей среды.

При выборе вариантов обустройства необходимо учитывать следующие принципиальные положения:

• максимальное сокращение количества дорогостоящих платформ для бурения и эксплуатации скважин за счет применения передовых технологий по бурению наклонно-направленных скважин с большими отклонениями от вертикали и горизонтальных скважин значительной протяженности;

• применение рациональной транспортной схемы;

• использование единых технологических и технических решений;

• применение технических средств и технологических процессов, обеспечивающих:

- максимальную промышленную и экологическую безопасность;

- минимизацию капитальных и эксплуатационных расходов;

- круглогодичное и бесперебойное ведение всего комплекса работ по обустройству месторождения.

Основными вариантами разработки и освоения месторождений Обской и Тазовской губ являются:

1. Разработка с помощью ледостойких стационарных платформ (рис. 1.2.3).

Основными объектами обустройства по этому варианту являются:

• морская ледостойкая стационарная платформа (МЛСП);

• подводный газопровод;

16

• ингибиторопровод;

• береговые сооружения.

На МЛСП в полном объеме выполняются только работы по бурению скважин. Полная промысловая подготовка газа производится на береговых сооружениях, куда газ транспортируется по подводному трубопроводу.

ijOQ

Рисунок 1.2.3. - Общий вид ледостойкой платформы.

2. Разработка с помощью ледостойкой мобильной буровой установки совместно с ледостойкими блок-кондукторами (рис. 1.2.4).

По данному варианту основными объектами обустройства являются:

• ледостойкая мобильная буровая установка;

• ледостойкие блок-кондуктора;

• межпромысловый трубопровод;

• подводный газопровод;

• береговые сооружения.

На ледостойком блок-кондукторе осуществляются следующие операции:

• сбор, учет и контроль продукции скважин;

• сепарация газа от твердой взвеси и жидкости;

• обслуживание скважин.

17

Список литературы