Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫЕ РАБОТЫ НА НЕФТЕПРОМЫСЛАХ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Калюжин В.А. 1
1 НИИ биологии ибиофизики при Томском государственном университете
Были проведены полевые испытания технологии биологической очистки на производственных нефтедобывающих площадках, без прерывания процесса нефтедобычи. Была выработана оптимальная, по эффективности, тактика очистных работ вусловиях Севера Томской области.
нефтяная экология
микроорганизмы
рекультивация
песчаный грунт
1.Калюжин В.А. патент №2315670 «Способ биологической очистки грунта иводы от органических соединений алифатического, карбоциклического игетероциклического рядов иих смесей произвольного состава» от 27 января 2008 г.
2.Калюжин В.А. патент № 2405636. Способ получения биомассы микроорганизмов при биологической утилизации органических соединений вочищаемой среде. 10 декабря 2010 г.

На территориях нефтедобывающих площадок ОАО «Томскнефть» находятся нефтедобывающие скважины искважины для поддержания пластового давления. На каждой площадке по 6–30 скважин. Кроме того, проложена система трубопроводов, насосов, электрооборудования идругих технических устройств. Высокая плотность размещения технических средств затрудняет использование вездеходной техники ивспомогательных средств, для проведения рекультивационных работ. Целью натурных опытов было разработка способа пригодного для очистки технологической территории, без остановки производственного процесса. Работы были проведены на 23 площадках. Площадь каждой площадки 5-10 тысяч кв.метров, глубина загрязнения до 0,25м. Продолжительность опытных работ– 3 месяца. Вносилась смесь минеральных удобрений. Микроорганизмы вносились вколичестве 2 г/кв.м впересчете на влажность клеток 75 % или 1010–1011живых клеток. Микрофлора предварительно была протестирована на отсутствие патогенных форм. Вспашка проводилась сиспользованием дачно-садового культиватора [1, 2].

Проведен контроль по изучению очистки грунта. Серия анализов проводилась сотрудниками «Центра по оказанию работ иуслуг природоохранного назначения» при государственном учреждении Томской области «Облкомприрода» (ЦОР) Стрежевского филиала. По данным лаборатории ЦОР были получены следующие результаты:

А. Контрольные территории, различающиеся по технологическому состоянию. Изучалась естественная динамика загрязнения без проведения очистных работ.

1.Нефтедобывающая площадка 63 Советского месторождения.

Добыча нефти ведется сприменением глубинных насосов без качалок. Территория площадки не подвергалась обработке. Исходное загрязнение на 25.05.– 49680 мг на 1 кг грунта, конечное состояние на 14.09.– 39900 мг на 1 кг грунта. За счет естественной убыли уровень загрязнения снизился на 20–25 %.

2.Нефтедобывающая площадка 11 Советского месторождения.

На данном кусте проводились ремонтные работы. Исходный уровень загрязнения на 25.05.составил 46940 мг на 1 кг грунта. Конечный уровень загрязнения на 18.09.составил 51020 мг на 1 кг грунта. Из-за технологических утечек уровень загрязнения увеличился на 10 %.

3.Нефтедобывающая площадка 130 Советского месторождения.

Исходный уровень загрязнения на 9.08.– 15470 мг на 1 кг грунта. Конечное состояние на 8.09.– 46120 мг на 1 кг грунта. Произошло трехкратное увеличение уровня загрязнения, за счет проведения ремонтных работ.

Анализ состояния контрольных территорий показывает, что динамика уровня загрязнения носит произвольный характер. Содержание нефти вгрунте может незначительно, на 20-25 %, уменьшаться (нефтедобывающая площадка 63), из-за смыва дождевой водой, может сохраняться на одном уровне (нефтедобывающая площадка 11), атакже значительно возрастать (нефтедобывающая площадка 130) из-за аварии.

Б. Состояние нефтедобывающих площадок при неполном цикле обработки.

Данные площадки изучались сцелью определения значимости каждого элемента обработки при проведении рекультивационных работ.

1.Нефтедобывающая площадка 111 Советского месторождения.

Внесены одни минеральные удобрения без вспашки территории. Исходный уровень загрязнения до обработки на 25.05.составил 59520 мг на 1 кг грунта. Конечное состояние на 8.09.– содержание нефти 54650мг на 1 кг грунта. Произошло незначительное, впределах погрешности измерений, уменьшение загрязнения.

Нефтедобывающая площадка 228 Советского месторождения.

Проведена вспашка без внесения микрофлоры иминеральных удобрений. Исходный уровень загрязнения на 9.08.– 11810 мг на 1кг грунта. Конечное состояние на 14.09.– уровень замазученности 59708 мг на 1 кг грунта. На данной площадке проводились ремонтные работы, вследствие чего загрязненность территории возросла в5 раз.

Нефтедобывающая площадка 22 Катыльгинского месторождения.

Внесена микрофлора иминеральные удобрения без вспашки. Исходная замазученность на 25.05.– 58483 мг на 1 кг грунта. Конечное загрязнение на 15.09.– 21680мг на 1 кг грунта. Снижение уровня загрязнения– в2,5 раза.

Результаты показывают, что одна вспашка или внесение минеральных удобрений недостаточны для полной активации комплекса аборигенных нефтеусваивающих микроорганизмов, обитающих вгрунте. Вто время как добавка выделенных из природной среды представителей микрофлоры без вспашки значительно ускоряет деградацию нефти.

В. Полный цикл обработки.

Для очистки опытных площадок была разработана следующая тактика:

1.Нефтедобывающие площадки на территории ОАО «Томскнефть» покрыты песчаным грунтом. На глубине 20-50 см обычно укладывается водоупорный слой, состоящий из глины. Как правило, нефть не протекает ниже водоупорного слоя. Следовательно, технология рекультивации кустовых площадок сводится восновном кочистке песчаного грунта.

Песчаный грунт обладает очень слабым сорбирующим эффектом ималой влагоемкостью. Внесенные растворимые вещества быстро вымываются до водоупорного слоя, остаются только углеводороды нефти (УВН), покрывающие пленкой частицы песка. Наличие гидрофобной пленки веще большей степени снижает влагоемкость песка. Вместе стем, песок втечение продолжительного времени сохраняет рыхлую структуру. Постоянное наличие микропор обеспечивает газообмен во всем объеме песчаного грунта.

2.Для обеспечения биодеструкции УВН необходимо выполнение следующих условий:

а)Вобъеме очищаемого грунта необходимо поддерживать необходимую концентрацию микроорганизмов.

б)Необходимо сохранять оптимальную концентрацию минеральных добавок, стимулирующих биодеградацию УВН.

в)Должна поддерживаться необходимая влажность вгрунте собеспечением водной микропленки на частицах песка.

г)Должен осуществляться активный газообмен споступлением кислорода вгрунт иоттоком углекислого газа ватмосферу.

Поставленные проблемы решались по следующим, специально разработанным методикам:

а)Поддержание постоянной концентрации микрофлоры на уровне 10 иболее мг на 1 кг. грунта достигалось внесением иммобилизированной на торфе культуры. Частицы торфа были раздроблены до размеров 1-5мм. За счет вспашки достигалось полное перемешивание вносимых веществ. Особое внимание было уделено подбору состава микрофлоры. Использовались те представители аборигенной микрофлоры, которые способны размножаться, внедряясь внефтяную пленку. Тем самым на частицах песка, покрытых пленкой УВН, вобъеме пленки формировались очаги микробиологического заражения. Находясь вплотном контакте снефтью, представители микрофлоры фиксировались вней иприобретали устойчивость квымыванию.

б)Поддержание впесчаном грунте необходимой концентрации источников азота, фосфора икалия относится кнаиболее трудно решаемой проблеме. Однако, использование комплексного подхода позволило решить эту задачу. Так, источник азота вносится ввиде растворимого вводе нитрата аммония (аммиачной селитры). Жидкие осадки ввиде дождя вымывают источник азота внижние горизонты. Витоге верхний слой лишается источника азота, который концентрируется вболее глубоких слоях, прилегающих кводоупорному слою. При летней норме осадков 150-200мм внесенная аммиачная селитра вымывается вслои, расположенные на глубине 100-200мм за 10-20суток. Вэтих слоях сохраняются влажные условия. Однако диффузия влаги вверхних слоях не отмечается. Вдополнительных опытах было установлено, что внижних слоях содержится большое количество микроорганизмов, разлагающих NH4NO3 на аммиак иион NO3.Это позволило создать биохимический цикл обеспечения источником азота, ввиде NH3, верхних слоев песка. Микроорганизмы разлагают аммиачную селитру свыделением аммиака. Газообразный аммиак, имея удельный вес меньший, чем увоздуха, поступает вверхние слои песка, насыщая их источником азота. Нитратная группа, остающаяся внижних слоях, также используется деструкциями нефти. Вдальнейшем, аммиачную селитру заменили на мочевину. При разложении (NH2)2 CO образуется только аммиак, углекислый газ ивода без загрязняющих среду ионов NO3.

Фиксация фосфора достигалась сиспользованием свойств веществ, входящих всостав грунта. Так нефть, поступающая из скважин, содержит ввиде примесей пластовые воды. Всостав пластовых вод входят ионы кальция имагния. Территории нефтедобывающих площадок, загрязненные подтоварной нефтью, насыщены солями магния икальция. Вносимые минеральные добавки содержат растворимые соли ортофосфорной кислоты. При взаимодействии растворимых солей фосфорной кислоты ссолями кальция образуются малорастворимые фосфаты кальция. Как показали опыты, образующиеся двух или трех замещенные фосфаты очень слабо вымываются из грунта ив то же время обеспечивают вдостаточном количестве микрофлору источником фосфора. Для перемешивания солей кальция свносимым фосфатом необходимо рыхление иперемешивание грунта на глубину 20-30см. Тем самым достигается фиксация фосфора впесчаном грунте. Одновременно фосфат магния является источником магния, апластовый гипс– источником серы.

в)Верхний слой песка, толщиной 10-15см, быстро теряет влагу. За счет потери влаги создаются условия, снижающие скорость биодеградации УВН, поскольку микрофлора активна только при наличии воды ввиде жидкой фазы. Полив нежелателен, так как дополнительный поток воды ускоряет вымывание внесенных компонентов.

Для поддержания влажности был разработан следующий прием: впесчаный грунт вносились крупные 3-5 см куски торфа снефтеусваивающей микрофлорой. Торф перемешивался спеском. Куски торфа играли роль накопителей влаги, поскольку влагоемкость торфа составляет 80-90 %. Для поддержания 100 % влажности при 30 °С в1м3 песка требуется около 30-40гводяного пара. Вода, испаряясь из торфа, насыщает воздушное пространство между частицами песка водяным паром до насыщения. Однако газообразная фаза воды мало усвояема микроорганизмами. Но при суточном ходе температуры вночное время температура понижается до точки росы. Это приводит кконденсации водяного пара вмассе грунта, что иобеспечивает среду обитания микроорганизмов жидкой водой. Опытным путем было установлено, что необходимо 5-6 тторфа на 1 га песка, чтобы поддерживать влажность втечение 3-4 суток, что равно интервалу между дождливыми днями визучаемом регионе. Одновременно торф служит источником микрофлоры иминеральных добавок.

г)Активный газообмен поддерживается как за счет пористости, так иза счет связывания углекислого газа аммиаком, образующимся при разложении аммиачной селитры.

Для увеличения срока пребывания минеральных добавок вактивной зоне, на территорию некоторых кустовых площадок, вносили малорастворимые удобрения ввиде торфогранул. Гранулированная форма вносилась вместа сповышенным уровнем загрязнения: врайоне устья скважин ипод площадки балансиров.

В проделанной работе были получены следующие результаты:

Площадка 1 Катыльгинского месторождения. Внесена жидкая культура микроорганизмов, минеральные удобрения, проведена вспашка. Исходный уровень загрязнения на 25.05.– 63933 мг на 1 кг грунта. Конечное состояние на 19020 мг на 1 кг. Достигнуто снижение уровня загрязнения в3,5 раза.

На следующей группе нефтедобывающих площадок проводилась обработка свнесением водорастворимых минеральных удобрений, микроорганизмов иммобилизированных на торфе ипроводилась вспашка. Результаты представлены втабл. 1.

Результаты проведенной работы показывают, что достигнуто 4-10 кратное снижение уровня замазученности на кончном этапе. Достигнутый эффект обусловлен внесением комплекса водорастворимых удобрений, специализированных микроорганизмов иторфа.

Следующая группа нефтедобывающих площадок была обработана сприменением слаборастворимых торфогранулированных минеральных добавок. Результаты представлены втабл. 2.

Таблица 1

Содержание нефти на нефтедобывающих площадках сиспользованием растворимых минеральных добавок

№ площадки

Месторождение

Исходное загрязнение, мг/кг

Дата отбора проб

Конечное состояние, мг/кг

Дата повторного

отбора проб

233

Советское

65540

25.05.

11390

11.09.

131

Советское

50000

25.05.

7400

12.09.

29

Советское

89741

25.05.

18530

11.09.

132

Советское

90180

25.05.

9160

14.09.

24

Советское

40700

25.05.

15860

10.09.

94

Советское

63690

25.05.

19640

20.09.

15

Катыльгинское

56080

23.05.

3240

15.09.

16

Катыльгинское

52260

23.05.

8580

15.09.

21

Катыльгинское

61850

23.05.

8340

15.09.

Таблица 2

Содержание нефти вгрунте после обработки слаборастворимыми минеральными добавками на Советском месторождении

№ площадки

Исходное загрязнение,

мг/кг

Дата отбора проб

Конечное состояние,

мг/кг

Дата

повторного

отбора проб

95

62850

25.05.

15750

12.09.

201

57690

25.05.

5730

09.09.

140

97230

25.05.

48710

11.09.

62

56660

25.05.

17320

12.09.

147

87400

25.05.

25480

12.09.

2

111340

25.05.

34200,6

14.09.

26

57120

25.05.

9440

12.09.

В данном опыте удалось снизить содержание нефти в3– 10 раз, как ив предыдущем опыте. Однако, проверка остаточного содержания минеральных удобрений вторфогранулах показало, что их расход в3-4раза меньше, чем при использовании растворимых форм. На площадках, очищаемых по полному циклу, так же проводились работы, при которых происходили вторичные загрязнения (площадки 2, 24, 94). Атак же перемещение техники по нефтедобывающей площадке приводило куплотнению грунта. Там, где помехи впроведении очистных работ были максимальны, там степень очистки грунта была минимальной инаоборот. Разработанный способ позволяет проводить очистку грунта от нефти на технологических площадках без остановки производственного процесса. На базе имеющихся разработок [1, 2], для решения экологических задач, было создано предприятие ООО «Био-Ретокс».


Библиографическая ссылка

Калюжин В.А. РЕКУЛЬТИВАЦИОННЫЕ РАБОТЫ НА НЕФТЕПРОМЫСЛАХ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 8-2. – С. 220-223;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=3817 (дата обращения: 10.05.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074