Міністерство освіти і науки України
Департамент науки і освіти Харківської облдержадміністрації
Харківське територіальне відділення МАН України
Відділення: наук про Землю |
ДОСЛІДЖЕННЯ МІСЦЬ ВИДОБУТКУ ВУГЛЕВОДНІВ
ЯК ДЖЕРЕЛА ПІДВИЩЕНОЇ РАДІОАКТИВНОСТІ
Харків – 2018
Тези
до науково-дослідницької роботи конкурсу-захисту МАН України
«Дослідження місць видобутку вуглеводнів як джерела підвищеної радіоактивності»
учня 11-А класу Харківської загальноосвітньої школи І-ІІІ ступенів № 111 Харківської міської ради Харківської області
Головченка Філіпа Олеговича
Харківське територіальне відділення МАН України
Базовий позашкільний навчальний заклад: Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
Науковий керівник: Самчук Ірина Миколаївна, заступник декана з наукової роботи, старший викладач кафедри геології факультету геології, географії, рекреації і туризму Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна
Радіоактивність всюдисуща: будь-яка місцевість характеризується певним природним радіаційним фоном. Як правило, його рівень невеликий і не представляє загрози для людей, проте, у зонах геологічних розломів, а, отже, і у місцях видобутку корисних копалин концентрація радіоактивних елементів може у багато разів перевищувати середньостатистичне значення.
Зростання обсягів видобутку нафти і газу, розробка нових площ, використання гідророзриву пластів під час видобутку, процеси приватизації нафтових і газових свердловин, можуть збільшити проблеми з розповсюдженням радіоактивного забруднення навколишнього середовища, пов’язаного з видобутком вуглеводневої сировини. Тому дослідження місць видобутку вуглеводнів як джерела підвищеної радіоактивності стало однією з актуальних проблем сучасності.
Мета роботи: визначити можливість підвищення радіаційного фону у місцях видобутку вуглеводневої сировини та його вплив на здоров’я людини.
Об’єкт дослідження: родовища вуглеводнів на території Харківської області.
Предмет дослідження: радіаційний фон у місцях видобутку вуглеводневої сировини.
Гіпотеза дослідження ґрунтується на припущенні про те, що збільшення видобутку нафти і газу на території України не лише сприятиме підвищенню енергетичної незалежності держави, а й може призвести до підвищення рівня радіації у місцях видобутку.
Об’єкт, предмет, мета і гіпотеза дослідження обумовили вибір наступних завдань:
опрацювати наукову, фахову та публіцистичну літературу з питання дослідження, ознайомитися з наявним досвідом;
проаналізувати отримані результати;
дати рекомендації щодо видобутку вуглеводнів на території України взагалі та Харківщини зокрема.
З метою виконання завдань і перевірки гіпотези були використані наступні методи:
теоретичні: аналіз наукової, фахової та публіцистичної літератури для порівняння, зіставлення різних поглядів на проблему, визначення поняттєвого апарату;
емпіричні: опитування, бесіда, діалог;
методи математичної статистики.
Наукова новизна даної роботи полягає у тому, що під час дослідження зроблені вимірювання рівня радіації поблизу та вперше у місцях видобутку вуглеводнів на території Харківської області.
Теоретичне значення роботи полягає роботи полягає у розкритті особливостей видобутку вуглеводнів для загалу читачів та приверненню уваги до екологічних наслідків розробки родовищ нафти і газу.
Практичне значення роботи полягає у розкритті значення видобутку вуглеводнів для підвищення рівня радіації місцевості, підняттю питання щодо необхідності захисту працівників свердловин, комплексів з переробки нафти і газу від негативного впливу шламів та шкідливих відкладів на обладнанні.
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК ТЕРМІНІВ………………………………………………………..........5
ВСТУП…………………………………………………………………………….6
РОЗДІЛ 1 ОСОБЛИВОСТ ТА НАСЛІДКИ ВИДОБУТКУ ВУГЛЕВОДНІВ У СВІТІ ТА В УКРАЇНІ……………………………………………………………8
Огляд літературних джерел……………………………………………….8
Причини радіоактивності нафти і газу ...……………...…………..…….11
Світовий досвід експлуатації родовищ вуглеводнів……………………14
Дослідження радіаційного фону на родовищах України………………16
Вплив радіонуклідів на здоров’я людини……………………………….18
Висновки до розділу 1……………………………………………………..........20
РОЗДІЛ 2. ВИДОБУТОК ВУГЛЕВОДНЕВОЇ СИРОВИНИ НА ТЕРИТОРІЇ ХАРКІВЩИНИ…………………………………………..………………….....21
2.1. Дослідження родовищ вуглеводнів на території області…………........21
2.2.Шляхи боротьби з радіаційним забрудненням …..…..…………………26
Висновки до розділу 2………………………………………………………….38
ВИСНОВКИ…………………………………………………………………….49
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ……………………………………....30
ПЕРЕЛІК ТЕРМІНІВ ТА СКОРОЧЕНЬ
Гідравлічний розрив пласта (ГРП) (фрекінг) | | метод утворення нових тріщин або розширення і розвиток деяких існуючих у пласті тріщин при нагнітанні у свердловину рідин або піни при високому тиску. Для забезпечення високої проникності тріщини заповнюються закріплюючим агентом, наприклад, кварцовим піском. |
Еманація (Em) | | у хімії назва, яка вживається відносно будь-якого з ізотопів радону. Раніше «еманацією» називали сам хімічний елемент радон. |
Міжнародна академія наук екології, безпеки людини та природи (МАНЕБ) | | громадська організація, метою якої є об’єднання науковців і спеціалістів, які займаються рішенням проблем у галузі екології та оточуючого середовища. Зареєстрована у Міністерстві юстиції РФ у 1994 році (свідоцтво № 2114, лютий 1994 года). Асоційований член ООН. |
Ra | | позначення хімічного елементу радію |
Rn | | позначення хімічного елементу радон |
Po | | позначення хімічного елементу полонію |
Беккерель | | одиниця виміру радіоактивності у системі Сі |
мкР/год | | одиниця, у якій розраховується доза радіації (мікрорентген за годину) |
ВСТУП
Радіоактивність всюдисуща: будь-яка місцевість характеризується певним природним радіаційним фоном. Як правило, його рівень невеликий і не представляє загрози для людей, проте, у зонах геологічних розломів, а, отже, і у місцях видобутку корисних копалин концентрація радіоактивних елементів може у багато разів перевищувати середньостатистичне значення.
Видобуток нафти і газу може створювати небезпеку для здоров’я населення. За повідомленням прес-служби Державна служба геології та надр України планує до 2020 року збільшити видобуток нафти і газу в Україні на 35% [1]. Крім того прогнозується збільшення частки приватних компаній у видобутку вуглеводнів [2].
Зростання обсягів видобутку нафти і газу, розробка нових площ, використання гідророзриву пластів під час видобутку вуглеводнів (до кінця 2018 року «Укрнафта» планує здійснити не менше 18 потужніх ГРП) [1], процеси приватизації нафтових і газових свердловин, можуть збільшити проблеми з розповсюдженням радіоактивного забруднення навколишнього середовища, пов’язаного з видобутком вуглеводневої сировини. Тому дослідження місць видобутку вуглеводнів як джерела підвищеної радіоактивності стало однією з актуальних проблем сучасності.
Мета роботи: визначити можливість підвищення радіаційного фону у місцях видобутку вуглеводневої сировини та його вплив на здоров’я людини.
Об’єкт дослідження: родовища вуглеводнів на території Харківської області.
Предмет дослідження: радіаційний фон у місцях видобутку вуглеводневої сировини.
Гіпотеза дослідження ґрунтується на припущенні про те, що збільшення видобутку нафти і газу на території України не лише сприятиме підвищенню енергетичної незалежності держави, а й може призвести до підвищення рівня радіації у місцях видобутку.
Об’єкт, предмет, мета і гіпотеза дослідження обумовили вибір наступних завдань:
опрацювати наукову, фахову та публіцистичну літературу з питання дослідження, ознайомитися з наявним досвідом;
проаналізувати отримані результати;
дати рекомендації щодо видобутку вуглеводнів на території України взагалі та Харківщини зокрема.
З метою виконання завдань і перевірки гіпотези були використані наступні методи:
теоретичні: аналіз наукової, фахової та публіцистичної літератури для порівняння, зіставлення різних поглядів на проблему, визначення поняттєвого апарату;
емпіричні: опитування, бесіда, діалог;
методи математичної статистики.
Наукова новизна даної роботи полягає у тому, що під час дослідження зроблені вимірювання рівня радіації поблизу та вперше у місцях видобутку вуглеводнів на території Харківської області.
Теоретичне значення роботи полягає роботи полягає у розкритті особливостей видобутку вуглеводнів для загалу читачів та приверненню уваги до екологічних наслідків розробки родовищ нафти і газу.
Практичне значення роботи полягає у розкритті значення видобутку вуглеводнів для підвищення рівня радіації місцевості, підняттю питання щодо необхідності захисту працівників свердловин, комплексів з переробки нафти і газу від негативного впливу шламів та шкідливих відкладів на обладнанні.
РОЗДІЛ 1 Особливості та наслідки видобутку вуглеводнів у світі
та в Україні
1.1 Огляд літературних джерел
Проблеми пов’язані із забрудненням природними радіонуклідами навколишнього середовища при видобутку нафти і газу у світі відомі вже давно. Вперше забруднення радіонуклідами було зареєстроване у 1904 році на родовищах Канади.
На вміст радіоактивної еманації нафту вивчав американський хімік Віллем Бертон (свердловини поблизу Петролії в Онтаріо). Він дійшов висновку про те, що радіоактивність нафти своїм походженням зобов’язана продуктам розпаду радію, а у деяких випадках нафта містить і сам радій. Його висновки підтвердили німецькі фізики Франц Хімштедт, Юліус Ельстер і Ганс Гайтель.
Проте припущення Бертона не приймає німецький хімік-органік Карл Енглер, який досліджував проби європейської нафти [3, с. 84].
Радіоактивність газу вперше спосnерігалася Мак-Лінненом, який досліджував проби газу в областях Уеленд (Wailand) та Брентфорд (Brantford) у Західному Онтаріо. Мак-Ліннен брав проби газу на різних глибинах. Саме його дослідження сприяли висновкам про те, що радіоактивність газу зменшується з глибиною [3, с. 85].
Аналітичні дослідження з питань радіоаційно-екологічної безпеки природних енергоносіїв проводили академік Рилов М.І., кандидат технічних наук Вєтютнев О.І., доктор технічних наук, академік МАНЕБ Альєв Г.А. Ці автори визначили перелік радіонуклідів, які в основному визначають радіоактивність газу, нафти та пластових вод, визначили схеми поширення радіаційного забруднення у місцях видобутку нафти.
Питання радіоактивність румунської нафти досліджував фізик Д. Гурмузеску, який з’ясував, що більш легка нафта є більш радіоактивною.
Питання захисту населення від опромінювання в наслідок видобутку вуглеводневої сировини піднімають сучасні німецькі вчені: фізик Харальд Тіллен, професор медичної радіобіології Вольфган-Ульрих Мюллер.
Професор Мюллер зазначає також що проблема утилізації нафтових шламів гостро стоїть на території США та Росії. Науковець зазначає, що у цих країнах є території, на яких рівень радіації, викликаний афтовим шламом, вище, ніж після наземних випробувань ядерної зброї.
Питання захисту від радіаційної безпеки піднімаються й на теренах Східної Європи, окрім академіка Рилова М.І. ці питання розглядає й експерт Грінпіс Росії Володимир Чурпов.
Вивченню проблем, пов’язаних з радіоактивним забрудненням навколишнього середовища та обладнання, при розробках нафтових і газових родовищ приділяють сьогодні багато уваги наукові організації світу.
Не дивлячись на те, що перше забруднення радіонуклідами під час видобутку вуглеводнів було зареєстроване ще у 1904 році, на території України це питання є малодослідженим.
Значний внесок у вивчення проблеми дослідження техногенних забруднень радіоактивними елементами на родовищах корисних копалин і, зокрема нафтогазових, у Дніпровсько-Донецькій западині зробили В.О. Шумлянський, А.Г. Субботін, А.Х. Бакаржієв, М.Ю. Журавель, О.М. Вони були першими науковцями, які з метою захисту працівників і довкілля та розроблення ефективних технологій дезактивації нафтопромислового обладнання і особливо насосно-компресорних труб почали займатися вивченням цієї проблеми. Ці автори надали важливі дані про хімічний та ізотопний склад радіоактивно забруднених мінеральних утворень у порожнинах НКТ, трубопроводах, запірній арматурі, насосах і нафто- шламах [18].
Значним внеском у вивчення проблеми радіаційної безпеки стали й наукові дослідження А. М. Сердюка, І. П. Лося, А.В. Матошка, О.Д. Саргош, О.С. Загорулька, О.В. Катрушова, Є.А. Іванова, Т.О. Павленко.
Однак лише окремі наукові публікації стосуються проблем нафтогазової галузі України (НГУ) та природних радіонуклідів, опромінення працівників галузі, і на сьогодні не вирішують проблеми зменшення обсягів накопичення та безпечного поводження з ними.
Як вважає кандидат геологічних наук П.Г. Дригулич (ПАТ «Укрнафта») сьогодні стан нормативної бази у нафтогазовій (НГУ) галузі України не можна вважати задовільним: «якщо ядерну безпеку на об’єкті з радіаційно-ядерними технологіями експлуатуюча організація здатна забезпечити на прийнятному рівні, то з власне радіаційною безпекою виробничих об’єктів НГУ, працівників, населення та навколишнього середовища становище вкрай складне» [8, С.43].
Відсутність достатньо розробленої нормативної бази з питань захисту навколишнього середовища, працівників та населення в Україні від радіаційного забруднення, яке виникає в наслідок видобутку вуглеводнів, досліджень з цього питання на свердловинах Харківської області обумовили вибір теми роботи «Дослідження місць видобутку вуглеводнів як джерела підвищеної радіоактивності».
1.2 Причини радіоактивності нафти і газу
Радіонукліди природного походження містяться в усіх об’єктах оточуючого середовища, їх випромінювання створює природний радіаційний фон. У наслідок виробничої діяльності людини (видобуток й переробка мінеральної сировини, будівництво тощо) відбувається перерозподіл природних радіонуклідів у навколишньому середовищі і, відповідно, техногенна зміна радіаційного фону.
Великі скупчення нафти знаходять у пісках і карбонатах, підстилаючим шаром для нафти і газу слугує щільний шар глини. Залягання нафти супроводжують нафтові води і гази. Рідка нафта знаходиться на водному шарі, а зверху накопичені гази.
Рис.1.1 Приблизна схема залягання нафти
|
|
У ході розвідки і експлуатації родовищ нафти і газу з нафтою та пластовими водами на денну поверхню потрапляють природні радіонукліди уран-238 і торій-232, а також реліктовий радіонуклід калій-40.
Проте природа розпорядилася так, що у пластових водах нафтових і газових родовищ завжди міститься ще й радій, до того ж у добре розчинній формі – у вигляді хлоридів. Під час видобутку вуглеводнів через порушення сульфатної рівноваги хлориди радію переходять у практично не розчинні у прісній воді сульфати, які і відкладаються потім на стінках технологічного обладнання, поверхнях робочих приміщень, ґрунті [4]. Серед ізотопів радію частіше зустрічаються Ra, Ra-228.
Відомий радій тим, що це радіоактивна речовина, яка живе довше за інші. Його першовідкривачі, П’єр та Марія Кюрі також помітили, що якщо тримати радій у зачиненому сосуді, то його радіоактивність збільшується. Це дуже небезпечно при відкладенні ізотопів на трубах нафто- та газопроводів. При розпаді радію утворюється цілий спект радіоактивних речовин: радон-222, полоній - 218, 210, свинець-214,210,206. Розпад радію супроводжується потужним альфа- та гаммавипромінюванням. Рівень випромінювання від 1 г радію такий, як від 1 тонни урану [5].
Багато свердловин після виробітки тривалий час продовжують виливати воду. Так, наприклад, на Ухтинському родовищі у Росії вміст радію у воді складав n•10–9 г/л, й, як наслідок, води винесли на поверхню до 20 г цієї речовини.
Забруднення нафти і газу природними радіонуклідами відбувається двома шляхами. Перший шлях пов'язаний з тим, що запаси вуглеводнів часто супроводжують глинисті сланці, які багаті ураном. Концентрація урану у сланцях може досягати 1000 г/т і більше. Пористі піщаники, які залягають нижче, містять розсоли, у яких поступово утворюється Ra-226 й його дочірні продукти. Потім ці продукти надходять у нафтові і газові поклади, що розташовані вище, й забруднюють їх радіонуклідами.
Другий шлях забруднення радіонуклідами пов'язаний з дифузією Rn-222 у нафтові шари. Продукти розпаду Rn-222 мають різну тривалість існування – від короткоживучих ізотопів, «життя» яких вимірюється секундами і хвилинами, до місяців, як от Ро-210 (138 діб) чи років, як Pb-210 (22,3 років). Як і радій та його похідні, ці нукліди так само є головними радіоактивними забруднювачами нафти і газу [6].
На початку експлуатації родовищ нафта і газ поступають сухими, але потім до потоку примішується вода, утворюючи емульсію. Пластова вода містить розчинені неактивні сульфати й карбонати Cu, Sr и Ba. Зміна температури і тиску при видобутку нафти і газу призводить до утворення на стінках сосудів соляних осадів, з якими накопичуються радій та його дочірні продукти.
При видобутку природного газу, радіоактивність, яка надходить із надр Землі, майже у 100 разів більша, ніж при видобутку нафти. Так, у газі, що видобувається на промислах у Північному морі, де вміст Rn-222 у 1 куб.м природного газу коливається в межах від 30 до 54000 Бк/куб.м, вивільняється сумарна радіоактивність радону, яка складає 1,5·103 ТБк (3,95·104 Кі) на рік, при цьому в природному газі містяться ще й інші радіонукліди – продукти розпаду радону [7].
1.3 Світовий досвід експлуатації родовищ вуглеводнів
За даними доповіді (Rudjord A.L. 2005) у 2003 році з норвезьких нафтових платформ у Північне море було скинуто 440 ГБк радію-226 й 380 ГБк радію-228 [7, C. 773].
У Північному морі на англійських промислах, де родовища характеризуються відносно низькою радіоактивністю, на 10 % свердловин утворюються осади з активністю більш 1000 Бк/рік у кількості до 100 т за рік [7].
У газі, який видобувається у родовищах Півічного моря радіоактивність, як вже зазначалося, становить від 30 до 54 000 Бк/м3
У Німеччині за рік накопичується близько 100 тисяч тонн радіоактивних відходів, проте частка нафто- та газовидобутку коливається від 0,1 до 0,5 %, тобто від ста до п’ятистам тонн. Якщо їх радіоактивність складає більше одного беккереля на грам, то утилізують їх з дотриманням низки мір безпеки. Проте, навіть у Німеччині, яка не є одним з основних виробників нафти, радіоактивність розсолів може становити 8800 Бк/м3 й досягає інколи максимальних значень 8 600 Бк/м3.
Більш серйозна ситуація склалася на родовищах нафти і газу США, Канади, Російської Федерації.
Радіоактивність пластових вод у США 3700–41 000 Бк/м3 по Ra-224, близько 64 000 Бк/м3 по Ra-226 и 14 800 Бк/м3 по Ra-223.
Підвищені рівні радіаційного забруднення притаманні для багатьох підприємств Російської Федерації. Наприклад, у ВАТ «Татанафта», яка приносить в оточуюче середовище щороку 3-5 тис. тонн відходів, радіометричні дослідження технологічного обладнання показали, що до 30 % обладнання (відстійники, буллі ти, інші резервуари) забруднено радіоактивними осадами. Максимальна потужність гамма-випромінювання складає 5000–6000 мкР/год [8].
Аналогічний склад забруднення мають труби, стелажі, насоси, електродвигуни підприємства «Лукойл-Калініградморнафта», розташованого у Калінінграді. Потужність дози гамма-випромінювання на відстані 0,1 м від поверхні обладнання досягає 1230 мкР/год.
У Ставропольському краю маються дані про високу радіоактивність трубопроводів та насосів. На стінках трубопроводів мають місце відкладення солей з радіоактивністю 1,35*10 Кі/кг і торію з активністю 1,2*10-10 Кі/кг Це значить, що такі тверді відкладення мають бути віднесені до радіоактивних. У перерахунку на число розпадів значення відповідають: для радію 226 - 5,7*10-10 Бк/кг, для торію - 232 - 4,4*10-10 Бк/кг.
За результатами вимірів можна навести дані, представлені у табл. 1.2.1 та 1.2.2 [3].
Таблиця 1.1
Видобуток нафти і викид в оточуюче середовище Ra-226
й продуктів його розпаду
Видобуток нафти | Активність Ra-226 у вигляді твердих відходів | Активність Ra-226 у виглядірідких відходів | ||
ТБк | Кі | ТБк | Кі | |
3 · 109 | 3,6–7,2 | 100-200 | 2,1–21 | 57-570 |
Таблиця 1.2
Видобуток природного газу та його радіоактивність
Джерело газу | Rn-222, бК/ м3 | Радіоактивність | ||
Межі вмісту | Середнє | ТБк/г | Кі/г | |
Північне море: | | | | |
англійський сектор | 30-40 | 35 | 43 | 1,6 |
норвезько-датський сектор | 40-1700 | 74 | 241 | 9 |
Німеччина | 100–4900 | 200 | 270 | 10 |
Канада | 150–20000 | 8700 | 23000 | 900 |
США | 185–54000 | 1300 | 16600 | 600 |
Нігерія | 40-60 | 67 | 5 | 0,2 |
Індонезія | 55–92 | - | - | - |
1.4 Дослідження радіаційного фону на родовищах України
На теренах України проблемою радіоактивності на нафтових родовищах Полтавської області відділ з радіаційної гігієни почав займатися у 1995 році.
За результатами досліджень, проведених на промислових майданчиках Глинсько-Розбишівського родовища підприємства «Полтаванафтогаз» рівні потужності експозиційної дози (ПЕД) становили від 60 до 6000 мкР/год при гамма-фоні на відкритій місцевості 12-14 мкР/год. На усіх досліджених родовищах нафти рівні ПЕД перевищували 50 мкР/год. Найбільші рівні ПЕД спостерігались на трубопроводах буферних ємностей та ємностях з нафтою. Забрудненою виявилась і прилегла до резервуарів з нафтою територія. Причиною цього стало те, що шлам з резервуарів нафти використовувався на обваловку ємностей. Дещо менші рівні радіоактивності було зафіксовано і на інших нафтових родовищах області. Гама-спектро-метричні дослідження шламу показали, що радіаційне забруднення пов’язано з природними радіонуклідам радієм-226 та торієм -232, сумарна концентрація природних радіонуклідів у пробах шламу склала від 11 до 15 кБк/кг. Усього було проведено більше 1 тис. Вимірів природних радіонулдідів та досліджено більше 50 проб шламів.
Слабкі радіаційні аномалії (від 50 до 200 мкР/год) виявлено на Василівському, Чижівському, Кибинцівському та Малосорочинському родовищах.
На час проведення досліджень протирадіаційні заходи на підприємстві не проводились [17].
Зазначена проблема повною мірою характерна і для Сумської області, де лише на підприємстві «Охтирканафтогаз» накопичилося 380 т радіоактивних насосно-компресорних труб, а також іншого радіоактивного обладнання, внаслідок чого виникають певні рівні радіоактивного забруднення, що залежать від кількості і складу радіонуклідів. На сьогодні значення потужності експозиційної дози (ПЕД) на ґрунті в районі зберігання труб, вкритих кірками радіоактивних солей складає від 20 до 50 мкР/год. Основним забруднюючим фактором при видобутку нафти та газу у даному регіоні є природні радіонукліди (Ra-226, Th-228, К-40), що спричиняють підвищений рівень гамма-фону, максимальні значення якого досягають від 450 мкР/год на Качанівіському родовищі до 2000 мкР/год – на Рибальському (Охтирській район), а на Анастасіївському родовищі (Роменський район) рівень гамма-фону досягає 6000 мкР/год
Для поширення радіаційних анамолій було встановлено наступні закономірності: найвища радіоактивність спостерігалась на родовищах з тривалим терміном експлуатації (Качанівське, Рибальське) [13,14].
1.5 Вплив радіонуклідів на здоров’я людини
Тривалий час небезпека, яку несуть радіонукліди, що осідають на обладнанні, виливаються з пластовими водами ігнорувалася.
Труби з газових і нафтових родовищ, інше металеве обладнання відправляли на переплавку. Труби також використовували для створення нових речей, наприклад, вуличних ліхтарів.
Траплялись випадки, коли на підприємствах спрацьовував сигнал радіаційної тривоги, проте суттєвих наслідків, масштабних заходів із захисту працівників такі «дзвіночки» не викликали.
До тканин і органів радіонукліди поступають через повітря, їжу, рани, опіки. Накопичуються вони у різних частинах організму.
Надзвичайно токсичним є радій. Веде себе радій на зразок кальцію – 80 % накопичується у кістковій тканині. Значні концентрації радію викликають остеопороз, перелами кісток й злоякісні пухлини кісток та кровотворної тканини.
Небезпеку носить також радон - газоподібний продукт розпаду радію. Радон потрапляє у людський організм через легені і починає руйнувати внутрішні органи, статеві та кровотворні клітини. Радон – потужний канцероген, який пригнічує організм, руйнує імунну систему, він викликає серйозні проблеми зі здоров’ям. За оцінками британських спеціалістів, радон – друга після паління причина раку легенів. Альфа-випромінювання, яке дає радон, можна затримати фольгою або картоном, проте радон небезпечніше за багато інших ізотопів, бо потрапляє в організм через повітря.
Науковці вважають, що процес утворення калію-40 проходив мільярди років потому, ще до утворення Сонячної системи. Увесь цей час калій розпадався і розпадається досі, тому що період його розпаду мільярди років. Калій-40 знаходиться у ґрунті та воді, незначні його концентрації не шкідливі.
которых
При потраплянні в організм уран-238 дії на усі органи. Уран зв’язується з молекулами, перш за все, сульфідними групами амінокислот, порушуючи їх функцію. Уран здатен пригнічувати активність ферментів, у першу чергу цей елемент вражає нирки, порушує кровотворення і нервову систему.
Рис. 1.5.1 Уран-238
На відміну від радію, який відкладається у кристалічній частині кістки, де не відбувається швидкого росту клітин, торій накопичується у кістках поблизу кровоносних тканин або чуттєвих до випромінювання місцях, що може викликати значне фізіологічне ураження.
Згідно із довідкою УНІАН в Україні запаси нафто шламу становлять 5 млн. т Нафтові шлами (тверді нафтові відходи) несуть меншу загрозу (ІІІ клас небезпеки - помірковано небезпечні), ніж пластові води з вмістом радіонуклідів. Нафтові шлами утворюються при проведенні таких виробничих процесів, як переробка, видобуток і транспортування нафти. Але, усе ж таки, даний тип відходів становить небезпеку для навколишнього середовища та підлягає захороненню або переробці.
Висновки до розділу 1
Проблема забруднення навколишнього середовища радіонуклідами у світі розглядається з початку ХХ століття. В Україні ця проблема не набула широкого поширення й до нашого часу.
Забруднення нафти і газу природними радіонуклідами відбувається двома шляхами: з глинистих сланців, які часто багаті на уран, або з дифузією Rn-222 у нафтові шари.
При видобутку природного газу, радіоактивність, яка надходить із надр Землі, майже у 100 разів більша, ніж при видобутку нафти.
Найбільш серйозна ситуація щодо накопичення радіаційних відходів у ході видобутку вуглеводнів склалася у США, Канаді та Росії.
На території Полтавської та Сумської областей потужності експозиційної дози у десятки разів перевищують норму, гамма-фоні на відкритій місцевості – у нормі.
Законодавство України щодо захисту оточуючого середовища, населення, працівників свердловин та нафтопереробних комплексів потребує удосконалення.
Радіонукліди, які потрапляють на поверхню з нафтою, газом та пластовими водами можуть значно шкодити здоров’ю людей.
РОЗДІЛ 2 ВИДОБУТОК ВУГЛЕВОДНЕВОЇ СИРОВИНИ НА ТЕРИТОРІЇ ХАРКІВЩИНИ
2.1 Дослідження родовищ вуглеводнів на території області
Дослідження рівня радіоактивності було проведено за допомогою лічильника Гейгера - детектора радіоактивного випро-мінювання на основі іонізаційної камери. Лічильник Гейгера призначений для реєстрації окремих швидких заряджених частинок. Металева трубка лічильника служить катодом, а металева нитка, натягнута вздовж вісі циліндра, - анодом.
Для дослідження були обрані Рис. 2.1 Вимірювання лічильником Гейгера родовища Талалаївсько- Рибаль-
ського та Рябухинсько-Північно-Голубівського (Вишневське) нафтогазоносних районів Східного нафтогазоносного регіону України, розташовані на території Харківської області.
Безлюдівське газоконденсатне родовище розташоване в Харкiвському та Чугуївському районах областi на вiдстанi 14 км вiд м. Харкiв. У тектонiчному вiдношеннi воно знаходиться у пiвденно-схiднiй частинi пiвнiчного борту Днiпровсько-Донецької западини. Структура виявлена сейсморозвiдкою у вiдкладах нижнього та середнього карбону у 1980 році. У 1988 році родовище прийняте на Державний баланс. На площi були пробуренi чотири пошуковi і розвiдувальнi та одна параметрична свердловини, якими розкритi осадовi карбонатно-теригеннi вiдклади вiд четвертинних до нижньо-камкам'яновугільних та породи кристалiчного фундаменту. Режим покладів - газоводонапірний. Колектори - пісковики. Запаси початкові видобувні категорій А+В+С1: газу — 2310 млн. м3; конденсату — 49 тис. т.
Березівське газоконденсатне родовище розташоване на відстані 15 км від м. Краснокутськ. Знаходиться в центральній частині приосьової зони Дніпровсько-Донецької западини в межах Котелевсько-Березівського структурного валу. Структура виявлена у 1961-1962 роках. Виявлені дві газоносні товщі: серпуховська (верхня) та візейська (нижня). Перший промисловий приплив газу та конденсату отримано у 1979 році з серпуховських відкладів. Колектори - пісковики. Експлуатується родовище з 1982 року. Режим покладів - газовий. Запаси початкові видобувні категорій А+В+С1 - 27125 млн. м³ газу; конденсату - 2985 тис. т.
Вишневське газоконденсатне родовище розташоване в Балаклiйському районi Харківської області на вiдстанi 25 км вiд м. Балаклiя. Воно знаходиться у пiвнiчнiй прибортовiй зонi пiвденно-схiдної частини Днiпровсько-Донецької западини. Структура виявлена сейсмо-розвiдувальними роботами у 1978-1980 роках. У вiдкладах московського, башкирськогоi вiзейського ярусiв. Пошуково-розвiдувальне бурiння на площi розпочате у 1982 році. До Державного балансу родовище прийняте у 1985 році. Всього на площi пробурено 8 пошукових i розвiдувальнихсверловин, якими розкрито розрiз вiдкладiв вiд мезо-кайнозою до карбону (верхньосернуховськийпод'ярус). Дослiдно-промислова експлуатацiя родовища розпочата в 1993 році. Колектори - пісковики. Режим покладів - газовий. Запаси початкові видобувні категорій А+В+С1: газу - 5745 млн. м³; конденсату - 289 тис. т.
Дружелюбівське нафтогазоконденсатне родовище розташоване в Борiвському районi Харкiвської областi на вiдстанi 4 км вiд смт Борова. У тектонiчному вiдношеннi воно знаходиться у пiвденно-cхiднiй частинi пiвнiчного борту Днiпровсько-Донецької западини. Пiдняття виявлене сейсморозвiдкою в утвореннях середнього i нижнього карбону i пiдготовлене як об'єкт для пошукових робiт на нафтуi газ у 1972 році. Бурiння розпочате в 1974 році. До Держаного Балансу родовище включене у 1976 році. Запаси початкові видобувні категорій А+В+С1: нафти - 215 тис. т; розчиненого газу - 32 млн. м3; газу - 10556 млн. м3; конденсату - 396 тис. т.
Козіївське нафтове родовище розташоване на відстані 5 км від м. Краснокутськ. Знаходиться в центральній частині північної прибортової зони Дніпровсько-Донецької западини поблизу Охтирського виступу фундаменту. Встановлена промислова нафтоносність відкладів серпуховського, візейського, турнейського та фаменського ярусів. Колекторами виступають пісковики. Експлуатується з 1975 року. Режим покладів пружноводонапірний та водонапірний. Запаси початкові видобувні категорій А+В+С1 - 4162 тис.т нафти; розчиненого газу — 1448 млн. м³.
Сахалінське нафтогазоконденсатне родовище розташо-ване в Харківській області на відстані 15 км від м. Краснокутськ. Знаходиться в центральній частині північної прибортової зони Дніпровсько-Донецької западини. Підняття виявлене в 1975 році. Поклади нафти пластові. Колектори - пісковики. Експлуатується з 1984 року. Режим нафто-вих покладів - розчиненого газу та газової шапки, газоконденсатних - газовий. Колектори – пісковики. Запаси початкові видобувні категорій А+В+С1 - 1144 тис.т нафти; конденсату - 1094 тис. т.
Скворцівське нафтогазоконденсатне родовище розташоване в Богодухiвському районi вiдстанi 16 км вiд м. Богодухiв. У тектонiчному вiдношеннi воно знаходиться в межах центральної частини пiвнiчного борту Днiпровсько-Донецької западини. Структура виявлена i підготовлена сейсмiчними дослiдженнями МВХ (метод відбитих хвиль) у 1983-1988 роках. Скупчення вуглеводнiв знаходяться у вiдкладах башкирського i вiзейського ярусiв. У 1990 році розпочалося бурiння першої свердловини, а у 1992 році отримано промисловий приплив газу та конденсату.Запаси родовища прийнятi на Державний баланс в 1992 році. На площi пробурено 8 пошукових і розвiдувальних свердловин. Колектори - пісковики. Режим нафтового покладу - розчиненого газу, газоконденсатного - газовий. Запаси початкові видобувні категорій А+В+С1: нафти - 440 тис. т; газу - 560 млн. м³; конденсату - 43 тис. т.
Перед тим, як зробити виміри на родовищах було зроблено виміри у місцях, де радiацiйний фон знаходиться у нормі (джерело по вул. Бучми, школа, подвір’я тощо). Рівень радіаційного фону в цих місцях дорівнює 13-15 мкР/год, що є природним радіаційним фоном. Порогом безпеки для людей вважається 30мкР/год
Таблиця 2.1
Результати вимірювань радіаційного фону
Назва родовища | З якого року експлуатується | Запаси сировини | Радіацій-ний фон, мкР/год | ||
нафти | газу | конденсату | |||
Безлюдівське газоконденсатне | 1988 | - | 2310 млн. м3 | 49 тис. т | 50 |
Березівське | 1979 | - | 27125 млн. м³ | 2985 тис. т | 70 |
Вишневське газове | 1993 | - | 5745 млн. м³ | 289 тис. т | 45 |
Дружелюбівське нафтогазоконденсатне | 1972 | 215 тис. т | 10556 млн. м332 млн. м3 (розчиненого) | 396 тис. т | 68 |
Козіївське нафтове | 1975 | 4162 тис.т | 1448 млн. м³ | - | 38 |
Сахалінське нафтогазоконденсатне | 1984 | 1144 тис. т | - | 1094 тис. т | 35 |
Скворцівське нафтогазоконденсатне | 1992 | 440 тис. т | 560 млн. м³ | 43 тис. т | 40 |
Дослідження показали, що у порівнянні з родовищами Полтавської та Сумської областей на родовищах Харківської області радіаційне забруднення практично відсутнє. Слабке радіаційне забруднення (50-200 мкР/год) промислового обладнання епозідочно спостерігається на Березівському, Дружелюбівському та Безлюдівському родовищах. Такі показники можна пояснити тим, що перераховані родовища більш тривалий час розробляються, мають більші обсяги видобутку, слід врахувати також, що на них ведеться видобуток газу, а як відомо, це призводить до більшого вмісту радіонуклідів у ґрунті та обладнанні.
На відстані близько 500м біля усіх досліджуваних родовищ радіаційний фон не перевищував 40-45 мкР / год
Р
ис.2.2 Карта родовищ
2.2 Шляхи боротьби з радіаційним забрудненням
Не дивлячись на те, що у місцях видобутку вуглеводневої сировини на території Харківської області радіаційне забруднення практично не зустрічається, на території України ця проблема є більш гострою, адже, на таких родовищах як Анастасіївське, Качанівське, Рибальське (Сумська область), Глинсько-Розбишівське (Полтавська область) рівень радіаційного забруднення коливається від 450 мкР/год (Качанівське родовище) до 6000 мкР/год (Анастасіївське). [Сумська] На усіх родовищах Полтавської області рівень радіації перевищує 50 мкР/год [Полтавська] Неможна ігнорувати її і на території Харківщини – зі збільшенням видобутку вуглеводнів та подальшою експлуатацією родовищ радіаційне навантаження на персонал та оточуюче середовище може зрости.
Пропонуємо наступні протирадіаційні заходи:
На родовищах вуглеводнів, підприємствах з переробки нафти, газу та газоконденсату створити служби радіаційної безпеки, у достатній кількості забезпечені приладами радіаційного контролю. Розробити на підприємствах нормативну базу з цього питання.
На виробничих ділянках з підвищеним рівнем радіації встановити знаки радіаційної небезпеки.
Організувати індивідуальний дозиметричний контроль персоналу.
Будувати майданчики для тимчасового зберігання відходів.
Передавати відходи для знищення на спеціальні підприємства, наприклад, Державну корпорацію «Українське державне об’єднання «Радон», підприємства якої діють у різних областях України.
Встановити спецпропускники для протирадіаційної обробки працівників.
Проводити ліквідаційний тампонаж свердловин (заповнення гірських порід і присутніх в них тріщин цементним розчином для запобігання просочування води, нафти, інших копалин крізь породу і подальше потрапляння їх у ґрунт).
Проводити гідродинамічне очищення або дезактивацію механічним способом технологічного обладнання.
Правильний раціон харчування для працівників свердловин та переробних заводів: вживати продукти багаті пектинами, тому що вони зв’язують радіонукліди (цукровий буряк, редис, морква, солодкий перець, яблоки, абрикоси, аґрус, кавун, диня тощо) та продукти багаті калієм й кальцієм, тому що вони заважають радіонуклідам накопичуватись в організмі (квасоля, горох, картопля, морська капуста; молоко, яйця, бобові).
Рис. 2.3 Тимчасове сховище для технологічного обладнання | Рис. 2.4 Дезактивована партія труб |
Висновки до розділу 2
Радіаційне забруднення на родовищах вуглеводнів на території Харківської області відсутнє або слабке.
Найвищі показники радіаційного фону (50-70мкР/год) спостерігаються на родовищах, які більш давно експлуатуються, з більшими показниками видобутку, особливо газу.
На відстані близько 500м біля усіх досліджуваних родовищ радіаційний фон не перевищував 40-45 мкР / год
Питання радіаційної безпеки, зберігання відпрацьованого технологічного обладнання для України є актуальним.
Протирадіаційні заходи мають включати в себе як розробку нормативної бази, так й суворий контроль за обладнання і працівниками.
Необхідно час від часу проводити очистку обладнання для уникнення накопичення радіонуклідів.
Відпрацьоване обладнання зі свердловин та нафто- або газопереробних комбінатів неможна використовувати на інші потреби.
ВИСНОВКИ
На підставі проведених досліджень та аналізу фахової літератури можна стверджувати, що питання захисту навколишнього середовища, працівників свердловин та комплексів з переробки нафти і газу від негативного радіаційного впливу шламів та шкідливих відкладів на обладнанні для українського сьогодення є актуальним.
Місця видобутку вуглеводнів, ґрунти, обладнання, труби нафто- і газопроводів містять осади солей з радіонуклідами. Найбільшу небезпеку становлять пластові води, які виносять радіонукліди на поверхню. Меншу небезпеку представляють нафтові шлами.
Виявлено нагальну для Україні проблему нормативно-правового регулювання процесів, пов’язаних з радіаційним забрудненням та способами його уникнення у місцях нафто- і газовидобутку.
Встановлено, що найбільше забруднення радіонуклідами спостерігається на території Сумської області, менше – у межах Полтавської області, майже відсутнє – на території Харківщини.
Гіпотеза дослідження про те, що збільшення видобутку нафти і газу на території України не лише сприятиме підвищенню енергетичної незалежності держави, а й може призвести до підвищення рівня радіації у місцях видобутку справдиться, якщо не вжити необхідних протирадіаційних заходів.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Алексеев Ф.А., Использование спектрометрии естественного гамма-излучения горных пород в условиях обсаженных скважин для решения некоторых вопросов нефтепромысловой геологи/ Ф.А . Алексеев, Д.И. Лейпунская, Тихомирова Н.Л. - Труды ВНИИЯГГ. М.,1970, вып. 8, с. 333-366.
Алексеев Ф.А. Использование ядерніх методов в нефтегазовой геологи/ Ф.А . Алексеев, Р.П. Готтих, В.С. Лебедев. – М.: Недра, 1973. – 383 с: ил.
Апплби А.Дж., Девелл Л., Мишра Ю.К. и др. Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде. Радиоэкология после Чернобыля / Под ред. Ф. Уорнера и Р. Харрисона; Пер. с англ. под ред. А.Г. Рябошапко. - М.: Мир.- 1999.- 512 с.
Баранов В.И. Радиогеология/ В.И. Баранов, Н.А. Титаева. М.: Издательство Московского университета, 1973. - 124 с.
Бузинний М.Г. Дослідження природних радіонуклідів у підземній воді в Україні/ М.Г. Бузинний, Л.Л. Михайлова, В.І. Сахно, М. О. Романченко// Довкілля та здоров’я. – 2011. – № 1. – С. 31–35.
Германов А.И. Геохимия. 1961. - № 2. - С. 99-109.
Готтих Р.П. Радиоактивные элементы в нефтегазовой геологии. – М.: Недра, 1980. – 253 с.
Дригулич П.Г. Аналіз стану нормативної бази з радіаційної безпеки у нафтогазовій галузі України/ П.Г. Дригулич// Нафтогазова галузь України. – 2014. - № 1. – С. 43-46
Дригулич П.Г. Дослідження методів дезактивації насосно-компресорних труб, забруднених природними радіонуклідами/ П.Г. Дригулич// Нафтогазова галузь України. – 2014. - № 2. – С. 39-42
Дригулич П.Г. Проблемные аспекты обращения с оборудованием и материалами загрязненными техногенно усиленными источниками ионизирующего излучения естественного происхождения в ПАО «Укрнефть» // Мат. междунар. раб. встречи А 14. GRS. Методы обращения и повторного использования технического оборудования и зданий, загрязненных NORM, а также мониторинг дозовых нагрузок на рабочих местах в промышленности NORM и при реабилитации наследия горнодобывающей промышленности: слайдовый стендовый доклад 1–17, (Германия, 14–18 ноября 2011 года). – Берлин GRS, 2011.
Журавель М.Ю. Современное экологическое состояние подземных и поверхностных вод в районе Качановского нефтепромыслового узла / М.Ю. Журавель, П.В. Клочко, Д.В. Дядин // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. – 2007. – № 4. – C. 66–73.
Журавель М.Ю. Проблема радіоактивного забруднення навколишнього середовища під час розробки нафтових родовищ України / Журавель М.Ю, Клочко П.В., Лоцкін С.В. та ін. // Нафт. і газова промисловість. – 1997. – №2. – С. 48-51.
Корнус А.О., Калашник Н.М. Проблеми радіоактивного забруднення при розробці нафтових родовищ Сумської області // Зб. наук. пр. «Актуальні проблеми дослідження довкілля». Суми, 2004. С. 12-16.
Корнус А., Буц Ю., Чайка В. Екостани та екоситуації в природних комплексах у зоні дії нафтогазових родовищ Сумської області // Наук. зап. Тернопільського пед. ун-ту. Серія геогр. – 2004. №2. Ч.ІІ. С. 49-55.
Рылов М.И. Проблемы обращения с нефтью, газом и газовым конденсатом, загрязненным радиоактивными веществами / Рылов М.И., Ветютнев А.И., Бронзов Г.Н, Альев Г.А. [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://www.eco.nw.ru/lib/data/06/1/ 060106.htm
Саргош О.Д. Проблема радіоактивних залишків, що утворюються на підприємствах нафтогазовидобувної промисловості/О.Д. Саргош, О.С. Загорулько, О.В. Катрушов// Проблеми екології та медицини. – 2004. – Т. 8. – № 3–4. – С. 30–32.
Шаповал В.Ф. Природна радіактивність на підприємствах нафто-газового комплексу Полтавської області/ В. Ф. Шаповал, О. С. Загорулько, О. В. Катрушов, О. Д. Саргош//Эпидемиология, экология и гигиена : сборник материалов 8-ой итоговой региональной науч.-практ. конф. посвященной 75-летию санитарно-гигиенического (медико-профилактического) факультета Харьковского государственного медицинского университета. – Харьков, 2005. – Ч. 1. – С. 151–152.
Шумлянський В.О. Техногенне забруднення радіоактивними елементами на родовищах корисних копалин/ В.О. Шумлянський, А.Г. Субботін, А.Х. Бакаржієв та ін. – К.: Знання України, 2003. – 133 с. – ISBN 966-7999-73-4.
ІНТЕРНЕТ-РЕСУРСИ
https://www.rbc.ua/ukr/news/gosgeonedra-planiruyut-2020-uvelichit-dobychu-1470152929.html
https://www.icu.ua/ru/research/blog/vidobutok-prirodnogo-gazu-v-ukran-u-2018-na-poroz-zmn
http://hij.ru/read/issues/2013/april/2534/
http://archive.iwlearn.net/npa-arctic.iwlearn.org/Documents/da_full/section_4.3.6.pdf
http://iv-g.livejournal.com/578326.html