CC BY
124
УДК 622.323.012:577.346:574:504.062
Глухов Геннадий Георгиевич, канд. хим. наук, ст. науч. сотр., заведующий лабораторией № 31 «Радиационный контроль» Физико-
технического института ТПУ. E-mail:
[email protected] Область научных интересов: радиоэкология, радиационная химия.
Зукау Валерий Викторович,
инженер лаборатории № 31 «Радиационный контроль Физико-технического института ТПУ.
E-mail: [email protected] Область научных интересов: физика, радиотехника, программирование.
Нестерова Юлия Владимировна, мл. науч. сотр. лаборатории № 31 «Радиационный контроль», Физико-
технического института ТПУ. E-mail: [email protected] Область научных интересов: экология, метрология.
Чикова Ирина Владимировна, мл. науч. сотр. лаборатории № 31 «Радиационный контроль», Физико-
технического института ТПУ. E-mail: [email protected] Область научных интересов: радиационный контроль, радиационная химия.
РАДИАЦИОННЫЙ контроль в СОВРЕМЕННЫХ ПРОЦЕССАХ НЕФТЕДОБЫЧИ
Г.Г. Глухов, В.В. Зукау, Ю.В. Нестерова,
И.В. Чикова
Томский политехнический университет E-mail: [email protected]
Рассмотрены вопросы радиоэкологического контроля на нефтедобывающих предприятиях. Показана возможность использования программных продуктов для обеспечения комплексной оценки радиационной обстановки на объектах и территориях нефтедобывающих предприятий. Освещены основные аспекты взаимодействия научно-
исследовательских лабораторий с Центрами экологической безопасности предприятий и их значение для эффективного ресурсосбережения в современных процессах нефтедобычи.
Ключевые слова:
Радиоэкологический контроль, программный продукт.
ресурсосбережение,
Активное развитие нефтедобывающей отрасли связанно с развертыванием и расширением нефтеразведочных работ, открытием новых месторождений, строительством новых нефтепромыслов и расширением обслуживающего персонала. Большая часть всех загрязнений окружающей природной среды на территории деятельности нефтедобывающего комплекса происходит при добыче, транспортировке и хранении нефти, а также с отходами нефтедобывающих предприятий. Основная причина загрязнения окружающей среды большинства нефтедобывающих регионов России вызвана природными радионуклидами Ка-226, ТЬ-232 и
продуктами их распада, которые содержатся в нефти и попутной воде и в процессе добычи нефти поступают ^_ на технологическое оборудование, где отлагаются в
виде осадков [1, 2]. На современном уровне развития технологии добычи нефти невозможно избежать подобного явления. В связи с этим возникает необходимость обеспечения радиационного контроля на этапе создания нефтепромыслов, в процессе их эксплуатации и выводе из эксплуатации. Регулярное проведение радиологических обследований, в том числе дозиметрического контроля производственных объектов, позволяет контролировать уровень загрязнения и следить за тем, чтобы уровень мощности дозы излучения на поверхности технологического оборудования не превышал допустимых значений, установленных санитарными правилами по обеспечению радиационной безопасности при обращении с материалами с повышенным содержанием природных радионуклидов [3-6]. Образование осадков с повышенным содержанием природных радионуклидов не только создает угрозу загрязнения окружающей среды, но и представляет потенциальную опасность длительного облучения обслуживающего персонала малыми дозами [7].
Регулировать последствия негативного влияния техногенного воздействия на окружающую природную среду возможно путем проведения полноценного обследования территорий и объектов нефтедобывающего предприятия, объективной оценки степени их загрязнения, а также осуществления радиоэкологического контроля состояния окружающей природной среды с целью минимизации антропогенных воздействий.
Основными задачами радиоэкологического контроля являются:
• исследование территорий, предназначенных для размещения нефтедобывающих
предприятий;
• обследование радиационной обстановки на объектах и территории производственной деятельности нефтедобывающих предприятий;
• изучение условий труда персонала, обслуживающего технологический комплекс
предприятий нефтедобычи, с целью установления наличия радиационного фактора на
рабочих местах и обеспечения радиационной безопасности.
Исследование фонового состояния природной среды территорий, предназначенных для размещения нефтедобывающих предприятий, имеет большое значение для дальнейшей оценки динамики изменений состояния окружающей среды.
В Западной Сибири средний природный уровень радиационного фона находится в пределах 0,06...0,1 мкЗв/час. Среднее значение уровня фона на исследуемых нефтедобывающих предприятиях, который определяется радиоактивностью используемых материалов для отсыпки территории, находится в пределах 0,08.0,12 мкЗв/час.
Фоновый радиационный уровень территории предприятий соизмерим с природным уровнем радиационного фона и не учитывается как основной радиационно-опасный фактор. Основную радиационную нагрузку на обслуживающий персонал технологического оборудования несут отложения радиоактивных осадков на технологическом оборудовании товарных парков и установок подготовки нефти.
Радиоактивные осадки на технологическом оборудовании нефтедобывающих предприятий являются основным объектом радиоэкологического контроля.
Остановимся более подробно на природе радиоактивности осадков. Она связана с наличием в них радионуклидов Ra-226, Т^232 и продуктов их распада. Удельная активность осадков достигает до 4108 Бк/кг [8]. Содержание же материнских радионуклидов и-238 и Т^232 в радиоактивных отложениях солей не превышает фоновых значений. Гипотеза для объяснения процесса, при котором происходит увеличение содержания изотопов радия в пластовых и закачиваемых водах при нефтедобыче, представлена в работе [8]. Обогащение вод изотопами радия рассматривается как результат перераспределения радиоактивного агента между различными фазами нефтяного пласта при вытеснении нефти водой. Материнские радионуклиды и-238 и Т^232 (продукты распада Ra-226 и Ra-228) в пластовых водах нефтяных месторождений содержатся в небольших количествах.
Радионуклиды и-238 и Т^232 содержатся непосредственно в нефти и вмещающих породах. В результате радиоактивного распада и-238 и Т^232, содержащихся в нефти и процессов выщелачивания из минерального скелета вмещающих пород в нефтях постоянно образуются изотопы радия. В стационарном состоянии, в котором находится нефть в природных ловушках, обмена радием между нефтью и подпирающими водами практически нет, за исключением зоны водонефтяного контакта. Поэтому радий присутствует в нефти в избытке по сравнению с тем состоянием, при котором вся масса нефти контактировала бы с водой.
В процессе разработки пластовые и закачиваемые воды интенсивно поступают в нефтяные пласты. Поверхность раздела фаз (нефть и вода) резко увеличивается, начинается обмен частицами между фазами и радий уходит в поток фильтрующих вод. В результате вытеснения нефти водой наступает равновесие распределения радия между водой и нефтью. Содержание радия в пластовой воде С при этом равно [8]:
= с^н/Кр,
где С ка,н - содержание радия в безводной нефти (примерно 2,8 102 Бк/м3); Кр - равновесный коэффициент распределения радия между нефтью и водой (Кр = 2,9 10-4 ).
Из приведенного соотношения следует, что содержание радия в воде становится равным ~106 Бк/м3.
В водах нефтяных месторождений радий всегда присутствует совместно со своим близким химическим аналогом - барием, и они обычно находятся в растворенном состоянии. Если в воде повышается содержание сульфат-ионов, то происходит соосаждение радия и бария в виде радиобарита Ва(Ща)БО4. Повышение концентрации сульфат-ионов наблюдается при заводнении пластов как закачиваемыми, так и пластовыми водами. Когда воды с повышенным содержанием радия начинают поступать в скважины через интервалы перфорации или обтекать в процессе фильтрации стенки неперфорированной скважины, происходит выпадение радиобарита на поверхности цементного кольца скважины. При подъеме жидкости по стволу скважины происходит выпадение радиоактивных солей в электроцентробежных насосах, насоснокомпрессорных трубах и поверхностных резервуарах.
Осадки, скопившиеся на технологическом оборудовании скважин, различаются по своим физико-химическим характеристикам. В основном осадки на 90.95 % состоят из радиобарита - Ва(Ща)БО4 с незначительными примесями других соединений. Распределение осадка в аппаратах горизонтального типа представлено на рис. 1.
Рис. 1. Распределение осадка в аппаратах горизонтального типа
Помимо отложений радиоактивных осадков на технологическом оборудовании большую опасность для персонала представляют долгоживущие радионуклиды, образующиеся в результате распада радона (свинец-210, висмут-210 и полоний-210), которые при попадании даже в небольшом количестве вместе с пылью и аэрозолями в легкие человека сильно повышают риск заболевания раком легких.
Аккредитованной лабораторией в системе аккредитации радиационного контроля на техническую компетентность и независимость с 1998 г. проводится ежегодное обследование радиационной обстановки объектов и территории производственной деятельности нефтедобывающих предприятий Сибири, включающее следующие измерения:
• измерения мощности дозы гамма-излучения от естественных радионуклидов;
• измерения эффективной удельной активности проб с определением в них содержания природных радионуклидов;
• измерения эквивалентной равновесной объемной активности дочерних продуктов распада радона и торона в воздухе операторных - рабочих мест персонала.
Измерения осуществляются сотрудниками лаборатории по методикам [9, 10] с использованием современных дозиметрических приборов, таких как ДКГ-07Д «Дрозд», ДКГ-02У
«Арбитр», и специализированных радиометрических установок РЭУС-11-4, УРС-06/07.
Проводимые измерения позволяют оценивать реальную обстановку территорий и объектов производственной деятельности предприятия.
Специально для центров экологической безопасности (ЦЭБ) нефтедобывающих предприятий разработаны программные продукты (базы данных) радиационного обследования.
Внедрение программных продуктов в ЦЭБ нефтедобывающих предприятий обеспечивает быстрый и оперативный доступ к результатам измерений, объектам, картам, схемам и протоколам за весь период радиационного обследования.
Данный программный продукт является удобным средством для статистической обработки информации, внедрен и апробирован на предприятиях.
На рис. 2 представлено окно формирования запроса на получение информации о радиационном обследовании из электронной базы данных на примере предприятия ОАО «Томскнефть» ВНК.
Выход
Радиационное обследование на объектах ОАО "ТН" ВНК
Результаты измерений за 2000-2005 года в НТМ1.
3) Результаты измерений за 2006-2011 года в НТМ1_
| Объекты окружающей среды за 2007-2011 года ] Запрос объектов
| Запросы на сравнение с нормой 0,5 мкЗв/ч за 2000-2005 года □ Запрос на сравнение с нормой 0,5 мкЗв/ч за 2006-2011 года
|__| Протоколы за 2000-2005 года
Протоколы за 2006-2011 года | Карты и схемы
I В вод данных
О программе
Рис. 2. Окно формирования запроса на получение информации о радиационном обследовании из электронной базы данных
Одной из функций, выполнение которой обеспечивает данный программный продукт, является выбор из окна формирования запроса пункта «Результаты измерений по годам в Нт1», который дает возможность получить информацию за определенный период времени. В следующей вкладке из предложенных вариантов можно выбрать определенный год и, нажав на кнопку, получить Интернет-страницу, вид которой представлен на рис. 3.
ан йапп\Сортировка06ъе KTa2010.htm
Файл Правка Ви Избранное Сервис Справка
☆ Ф 'Щ Сорти ровка06ъекга2010 йг - а ' ПЯ - © Стра ица т ф Сервис '
Радиационное обследование на территории и объектах производственной деятельности ОАО"Томскнефть" ВНК
за 2010 год
□ Александров В Малоре Цех Средиее Предельное Объект: Установка: значение учение Протоколы: =
ЦППН-7 17сентября
ЦППН-7 17 сентября
ЦППН-7 17 сентября
ЦППН-7 17сентября
ЦППН-7 17 сентября
17 сентября
Готово |* Компьютер | Защищенный режим: выкл. ^100% ■»-
Рис. 3. Результаты измерений в формате Шші
На рис. 3 видно, что переходы в данном программном продукте реализованы от большего к меньшему: от области к району, от района к месторождениям, от месторождений к объекту.
Программный продукт включает в себя, на наш взгляд, важную функцию, позволяющую автоматически сортировать и отбирать те объекты, мощность дозы гамма-излучения которых превышает нормативное значение 0,5 мкЗв/ч [3, 4].
На рис. 4 представлен вид всплывающего окна, содержащего объекты с неблагоприятной радиационной обстановкой за интересующий год.
Объекты с неблагоприятной радиационной обстановкой за 2010 год
|__________ ЦППН-2 Вахское месторождение Нижневартовский район Тюменская область |
Среднее Предельное
Установка- значение значение Протокол: Дата проверки
МЭД, мкЗв/ч МЭД гжЗв/ч
НГС-1 0,30 0,76 2010\Пр8 АРК-01 ЦППН-2УПСВ 16 апреля 2010
|__________ ЦППН-2 Вахское месторождение Нижневартовский район Тюменская область |
Среднее Предельное
Установка- значение значение Протокол: Дата проверки
МЭД, мкЗв/ч МЭД мкЗв'ч
РК 0,35 0,84 2010У1р8 АРК-01 ЦП ПН-2 УП СВ 16 апреля 2010
НГС-2 0,24 0,70 2010\Пр8 АРК-01 ЦП ПН-2 УП СВ 16 апреля 2010
Рис. 4. Объекты с неблагоприятной радиационной обстановкой
База данных содержит полную информацию о состоянии радиационной обстановки на объектах и территориях производственной деятельности нефтедобывающего предприятия, при необходимости позволяет использовать данную информацию для проведения мониторинга, качественной оценки и прогнозирования дальнейшей деятельности предприятия.
Для обеспечения эффективного ресурсосбережения в нефтяной отрасли необходимо тесное сотрудничество научно-исследовательских лабораторий с центрами экологической безопасности нефтедобывающих предприятий.
Взаимодействие научно-исследовательских лабораторий с центрами экологической безопасности представлено в виде схемы на рис. 5.
Рис. 5. Взаимодействие научно-исследовательских лабораторий с ЦЭБ
Таким образом, работу научно-исследовательских лабораторий можно считать неотъемлемым элементом в процессе эффективного сбережения и использования ресурсов на нефтедобывающих предприятиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белюсенко Н.А., Соловьянов А.А. Состояние и контроль радиационно-экологической безопасности в ТЭК России // Безопасность труда в промышленности. - 1997. - № 3. - С. 16-20.
2. Тахаутдинов Ш.Ф., Сизов Б.А., Дияшев Р.Н., Зайцев В.И. Проблема радиоактивных осадков на технологическом оборудовании // Безопасность труда в промышленности. - 1995. - № 2. - С. 36-39.
3. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Санитарные правила и нормативы. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. - 100 с.
4. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010): Санитарные правила и нормативы. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. - 83 с.
5. СанПиН 2.6.6.1169-02. Обеспечение радиационной безопасности при обращении с производственными отходами с повышенным содержанием природных радионуклидов на объектах нефтегазового комплекса Российской Федерации.
6. СанПиН 2.6.1.1291-2003. Санитарные правила по обеспечению радиационной безопасности на объектах нефтегазового комплекса России.
7. Романюк С.С. Состояние обеспечения радиационной безопасности на нефтегазопромыслах // АНРИ. Научно-информационный журнал. - 2002. - Вып. 2 (29). - С. 41-45.
8. Хуснуллин М.Х. Геофизические методы контроля разработки нефтяных пластов. - М.: Недра, 1989. - 190 с.
9. МВК № 8.1 (10)-06 «Методика дозиметрического контроля объектов на предприятиях НГК». Методика прошла метрологическую экспертизу и аттестацию (28.02.2006 г.) в ГНМЦ «ВНИИФТРИ» с выдачей Свидетельства № 45090.6Б307 и внесена в Реестр системы САРК.
10. МВК № 5.6(12)-09 «Методика дозиметрического контроля объектов, содержащих ЕРН». Методика прошла метрологическую экспертизу и аттестацию (22.04.2009 г.) в ГНМЦ «ВНИИФТРИ» с выдачей Свидетельства № 45090.9Г555 и внесена в Реестр системы САРК.
Поступила 27.04.2012 г.
