В последнее время к традиционным, давно известным проблемам обеспечения безопасности в нефтедобывающей промышленности добавилась еще одна — обеспечение радиационной безопасности. Это вызвано тем, что во многих нефтедобывающих регионах России и всего мира на технологическом оборудовании имеют место радиоактивные отложения. В результате исследований, проведенных как у нас в стране, так и за рубежом, было установлено, что радиоактивность этих осадков обусловлена наличием в них природных радионуклидов — радия, урана, тория и продуктов их распада. Природа распорядилась так, что в пластовых водах нефтяных и газовых месторождений всегда присутствует радий, причем в хорошо растворимой форме — в виде хлоридов. При добыче нефти или газа из-за нарушения сульфатного равновесия хлориды радия переходят в практически нерастворимые в пресной воде сульфатные соединения, которые и отлагаются в виде осадков на технологическом оборудовании. Это может происходить по нескольким причинам — из-за понижения температуры добываемой жидкости при ее движении от забоя скважины до устья, из-за применения для заводнения вод, несовместимых по своему химическому составу с пластовыми, и т. д. Анализ имеющейся научно-технической информации показывает, что избежать подобного явления на современном уровне развития технологий добычи нефти невозможно. Очевидно, что образование осадков с повышенным содержанием природных радионуклидов на технологическом оборудовании создает потенциальную угрозу облучения персонала, загрязнения окружающей среды.
Источниками радиоактивного загрязнения являются содержащиеся в земной коре и выносимые на поверхность в результате добычи нефти природные радионуклиды рядов U-238 и Th-232, а также К-40 Уровень радиоактивного загрязненности промыслового и технологического оборудования определяется, в первую очередь, изотопами Ra-226 и Ra-228, содержащимися в сопутствующих пластовых водах месторождений. Радиоактивные вещества накапливаются во внутренних полостях оборудования в форме солевых отложений, плотность которых лежит в пределах 3,0–3,9 г/см3. Основной составляющей данных отложений являются радиобариты Ba(Ra)SO4.
В основном, радиоактивные загрязнения образуются в результате отдельных технологических процессов и операций [1]:
Неконтролируемый выход на поверхность земли радионуклидов в случае фонтанирования нефтегазовых скважин в процессе бурения, оборудования отдельных скважин и нефтегазовых промыслов в целом.
Вынужденный в результате аварийных течей из промыслового контура или резервуаров сброс пластовой воды, нефти и нефтепродуктов на поверхность земли при эксплуатации скважин и нефтегазовых промыслов.
Образование радиоактивных отложений солей на внутренних поверхностях насосно — компрессорных труб, насосов, фонтанной арматуры и резервуаров при работе нефтегазовых промыслов.
Демонтаж, перевозка, складирование и очистка труб и оборудования, загрязненных радиоактивными отложениями.
Ремонт насосного оборудования и арматуры.
Технологические протечки пластовой воды, нефти и нефтепродуктов при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте скважин.
Сбор и временное хранение радиоактивно загрязненных грунтов и технологических отходов на промыслах и ремонтных базах.
Уровень загрязнения радиоактивными веществами, влияющий на радиационную обстановку в целом определяется:
количественным содержанием естественных и искусственных радионуклидов;
химическим составом пластовых вод и нефти;
применяемой технологией добычи газа и нефти (давление, температура и т. д.);
накоплением радиоактивных веществ в насосно-компрессорных трубах, фонтанной арматуре, трубопроводах на сборный пуоборудование и т. д. в виде сростков кристаллов радиобаритов или солей кальция и магния;
состоянием утилизации отработавших труб и оборудования с наличием накопленных радиоактивных веществ, в основном, на их внутренних поверхностях.
Радиоактивному загрязнению подвержено следующее оборудование:
Насосно-компрессорные трубы, насосы, фонтанная арматура, резервуары для отстоя, хранения нефти, газа и сепарации водонефтяной эмульсии.
Инструмент, такелажная оснастка и пр.
Транспорт, используемый для перевозки ОБОРУДОВАНИЕ и другого загрязненного оборудования.
Кроме того, значительные уровни загрязнения имеют рабочие площадки, проходные мостики, помещения для ремонта загрязненного оборудования, места складирования, временного хранения и дезактивации оборудования и труб, а также грунт вокруг ремонтируемых скважин, в местах протечки нефти, нефтепродуктов и пластовой воды.
Повышенные уровни радиационного загрязнения характерны для многих предприятий топливно-энергетического комплекса России. Так например, в ОАО «Татнефть», которая приносит в окружающую среду 3–5 тыс. тонн отходов ежегодно, радиометрическое обследование технологического оборудования товарных парков и установок подготовки нефти показало, что до 30 % оборудования (отстойники, буллиты, другие резервуары различного объема) загрязнено радиоактивными осадками. Максимальная мощность дозы гамма-излучения на наружной поверхности составляет 5000–6000 мкР/час [2].
Рис. 1. Нефтедобывающие предприятие «Ванкорнефть»
По данным ОАО «Роснефть — Ставропольнефтегаз», в организации по состоянию на 1998 г. [3], находилось около 500 тонн металлического оборудования (трубы, патрубки, задвижки, арматура и т. п.), на внутренних поверхностях которых имеются солевые отложения, содержащие естественные радионуклиды Th-232, Ra-226, Ra228, K-40. Удельная активность отложений определяется, главным образом, содержанием Ra226 и находится в пределах 20–230 Бк/г. В этих пределах находятся и значения удельной активности отложений в трубах по Ra- 226 и Ra-228, составляющие, соответственно, 115 Бк/г и 82 Бк/г. Мощность дозы гамма-излучения на поверхности оборудования составляет от 25 мкР/час до 2500 мкР/час, в основном — 500 мкР/час. Количество солевых отложений варьируется в зависимости от вида оборудования. Например, в трубе диаметром 2 дюйма и длиной 10–12 м содержится около 4 кг солевых отложений.
Максимальные значения мощности дозы гамма-излучения, зафиксированные в отрасли, составили: криогенное оборудование, возвратные помпы — 2985 мкР/час, донные помпы для откачки жидкостей из башен — 220 мкР/час, компрессоры — 490 мкР/час, осушитель — 529 мкР/час, продуктовые башни и колонны — 395 мкР/час, колонны, скрубберы, сепараторы — 701 мкР/час, приборы технологического контроля — 695 мкР/час.
Основными мерами обеспечения радиационной безопасности на объектах нефтегазового комплекса являются обращение с радиоактивными веществами на месте, подготовка к транспортированию и само транспортирование, а также захоронение или переработка содержащие радионуклиды вещества, материалы и оборудование.
Контроль за уровнем общего радиоактивного загрязнения поверхностей альфа- и бета — активными нуклидами осуществляется прямыми измерениями с помощью приборов типа МКС, КРАБ, КРА, КРБ, «Припять», «Бета», РКСБ и др., имеющих также непросроченные свидетельства о метрологической аттестации или государственной поверке. Контроль за удельной активностью воды и грунта производят методом отбора проб с последующим определением их удельной активности на радиометрах в лабораторных условиях. [5]
На предприятиях нефтегазового комплекса все твердые радиоактивные отходы: отложения из перекачивающего оборудования, само оборудование с радиоактивными отложениями, если они не подлежат дальнейшему использованию, детали машин и механизмов нефтегазодобывающего оборудования, материалы, использованные при дезактивации и эксплуатации загрязненного радионуклидами оборудования, инструмент и пр. (полиэтиленовая пленка, ветошь, бумага, обувь, спецодежда, СИЗ и др.) подвергают радиометрическому контролю. При повышенном уровне их общего радиоактивного загрязнения, их отправляют на дезактивацию, временное складирование или захоронение. Сбор и удаление твердых радиоактивных отходов производится непосредственно на местах их образования отдельно от обычного мусора и обязательно под дозиметрическим контролем.Для сбора используются специальные типовые контейнеры или полиэтиленовые мешки. Оборудование, имеющее радиоактивные отложения, размещается на поддонах или пленке. Предварительно внутренние полости такого оборудования должны быть изолированы покрытиями, ограничивающими влаго- и воздухообмен с атмосферным воздухом, а также просыпание частиц радиоактивных отложений во внешнюю среду.Все оборудование после надежного закрытия внутренних полостей и при отсутствии внешних радиоактивных загрязнений можно транспортировать к местам хранения, дезактивации или захоронения вне специальных контейнеров или упаковки.Просыпавшиеся на грунт или пол радиоактивные отложения собирают и помещают в контейнер при соблюдении мер радиационной безопасности.Радиоактивные отложения, подпадающие под категорию радиоактивных отходов, подлежат захоронению на спецкомбинатах радиоактивных отходов, территориально наиболее близких к местам их сбора.В исключительных случаях контейнеры или емкости с радиоактивными отходами помещаются на хранение в места временного складирования на период, в каждом конкретном случае согласуемый с региональными органами Госсанэпиднадзора и Госкомэкологии России.Оборудование с радиоактивными отложениями, необходимое для дальнейшего использования, может быть направлено на дезактивацию на специальные комбинаты Росатома или других ведомств, располагающих соответствующими технологиями дезактивации. При этом принимают меры для предотвращения разноса радионуклидов по транспортным средствам и пр.Площадки для временного складирования радиоактивного оборудования должны быть обустроены, защищены от воздействия осадков и охраняемы. Время хранения оборудования на площадках для временного складирования определяют в каждом конкретном случае по согласованию с региональными органами Госсанэпиднадзора России, как и в случае твердых радиоактивных отходов.
Обращение с РАО, в зависимости от уровней радиоактивности пластовой воды, нефти и нефтепродуктов, предполагает необходимость использования специальных технических средств для осуществления технологических операций по локализации, сбору, хранению и захоронению РАО.
К таким техническим средствам относятся:
поддоны, отмостки, настилы, желоба, заглушки на радиоактивное оборудование и др. приспособления;
сборники, контейнеры, резервуары, стеллажи;
спецтележки и специально оборудованные транспортные средства (электрокары, автомобили, трактора, бульдозеры);
ограждения и навесы для защиты от ветра и атмосферных осадков;
экраны для снижения уровня радиации;
средства индивидуальной защиты от ИИИ;
другие необходимые средства контроля и защиты.
Комплексы этих технических средств на основе данных геологоразведки должны быть предусмотрены в проектах нефтегазодобывающих предприятий и включены в их штатное оборудование и оснащение. Для действующих предприятий должны быть спланированы работы по их дооборудованию и оснащению необходимыми техническими средствами обращения с РАО.
Все операции, связанные с транспортировкой радиоактивных отходов, должны выполняться при соблюдении «Правил безопасности при транспортировке радиоактивных материалов» [6]. Сбор и транспортировку веществ, материалов и оборудования, загрязненных радионуклидами, производит специально подготовленный для этого персонал под контролем представителей службы радиационной безопасности (лица, ответственного за радиационную безопасность) предприятия. Мощность дозы излучения от складированных компактно оборудования указывают на специальных транспарантах для расстояний 1 м от поверхности и вплотную. Место расположения сборников и радиоактивного оборудования при необходимости обеспечивают соответствующими приспособлениями для снижения уровня излучения за его пределами до возможно низкого: защитные экраны, ограждения, ограничивающие доступ. На контейнере (сборнике, месте хранения оборудования) указывают мощность дозы излучения на расстоянии 1 м от сборника, время и дату измерения. Еженедельно (или с другой периодичностью, согласованной с органами санэпиднадзора) проводят измерения и корректировку мощности дозы гамма — излучения.Должны быть вывешены знаки радиационной опасности. Транспортировку сборников на территории участка к местам временного хранения радиоактивных отходов осуществляют на специально оборудованном транспорте, специальных тележках или вручную.Транспортировку загрязненного оборудования выполняют на специальном транспорте. Использование специальных транспортных средств, предназначенных для перевозки радиоактивных отходов и загрязненного радиоактивными веществами оборудования и материалов для других целей запрещается.
Одной из важнейших проблем в обращении с радиоактивными отходами нефтегазовой отрасли является очистка оборудования от радиоактивных отложений и переработка металлического радиоактивного оборудования
В настоящий момент АО «Атомпроект» (Санкт-Петербург) закончил разработку основных технических решений и оценку целесообразности создания производства по переплавке нефтепромыслового оборудования с солевым радиоактивным загрязнением. Основные технические решения по предварительной подготовке и переплавке насосно-комперссорных труб и нефтепромыслового оборудования с солями естественных радионуклидов (ЕРН), накопленных в настоящее время на одной из площадок временного хранения ОАО «НК «Роснефть» — Ставропольнефтегаз», расположенной в 20 км от г. Нефтекумска.
Принципиальные технологические схемы по обращению с радиоактивным оборудованием, содержащим соли с ЕРН, включающие операции по предварительной подготовке их к переплавке, переплавку одной порции оборудования и переплавку всего хранимого в настоящее время количества труб выполнены.
В качестве заключения следует отметить, что проблемы обеспечения радиационной безопасности в нефтегазовом комплексе страны существуют и требуют безотлагательного решения. Положительным является факт, что передовые отечественные нефтяные компании уже начали задумываться о проблеме обеспечения радиационной безопасности при добычи, транспортировании и переработке нефти. В качестве примера можно привести ОАО «Татнефть». Компанией была разработана и реализована система мероприятий по обеспечению радиационной безопасности на производственных объектах. Основные результаты исследований внедрены в производство в виде руководящих документов: РД 153–39.0–591–08 «Технологический регламент на радиационно-безопасную технологию стабилизации нефтесодержащего сырья», РД 153–39.0–592–08 «Технологический регламент извлечения углеводородов из донных осадков с повышенным содержанием ПРН, размещенных на территории объектов подготовки нефти», РД 153–39.0–593–08 «Технологический регламент по обеспечению радиационной безопасности при ремонте и демонтаже оборудования, сборе и реализации металлолома», РД 153–39.0–594–08 «Общий регламент по обеспечению радиационной безопасности на объектах подготовки нефти ОАО «Татнефть».
Литература:
- http://iv-g.livejournal.com/578326.html
- http://iv-g.livejournal.com/578326.html
- http://brodjagnik.livejournal.com/179240.html
- Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы 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»,
- Методические указания «Обращение с радиоактивными отходами на нефтегазовых промыслах России». Минтопэнерго России. — М.: 1996.
- «Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов» — НП-054–04; М: 2004
