Экологическая дисциплина при сооружении северных трубопроводных магистралей

© Ю.А. Фролова , 2003

УАК 621.643

Ю.А. Фролова

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ АИСЦИПЛИНА ПРИ СООРУЖЕНИИ СЕВЕРНЫХ ТРУБОПРОВОАНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ

В последние годы в России было принято новое природноохранное законодательство с механизмом платного природопользования.

Все это привело к изменению требований к охране окружающей среды на принципиальном уровне, в том числе и соблюдению более жесткой экологической дисциплины при строительстве газовых объектов.

Цель статьи - отметить наиболее сложные экологические ситуации газотранспортных систем, явившихся прямым или косвенным следствием строительной практики.

Различные техногенные нагрузки на компоненты природы при сооружении и эксплуатации газовых объектов формируют потенциальные уровни антропогенного изменения биогеоценозов регионального ландшафта.

Исключительно важное значение приобретает задача оптимизации структурно-рациональных ограничений на процессы строительства и эксплуатации с точки зрения минимального воздействия на природный ландшафт, в первую очередь на особо охраняемых территориях. К таким территориям, как известно, относятся субарктические районы Западной Сибири, где расположены основные месторождения природного газа, нефти и берут свое начало мощные трубопроводные системы.

Именно в эти районы переместился "центр экологической тяжести".

И это несмотря на, казалось бы, незначительную освоенность территории Западно-сибирского нефтегазового комплекса, которая в центральной зоне составляет около 2 %, а на севере - менее 1 % территории этих зон.

Археологические исследования показывают, что российский Север был заселен несколько тысяч лет тому назад, то есть значительно раньше, чем образовались первые славянские государства. Поэтому биологическая цивилизация (культура, традиции, жизненный уклад, промыслы и др.) имеет более глубокие корни, чем у любого из европейских народов. Поэтому речь идет не только об охране хрупкой природы Севера, но и о значительно большем, о защите биологической цивилизации земель и народов этого региона.

Все малочисленные народности Сибири, Крайнего Севера и Дальнего востока, насчитывающие 180 тыс. человек, неуклонно приближаются к опасной черте -полной ассимиляции.

Возведение и эксплуатация нефтегазового комплекса вызывает негативные геоэкологические последствия как при аварийных, так и при штатных ситуациях. Область с постоянно нарушенным почвенно-

растительным покровом составляет до 5-7%, а области с импульсным (одноразовым) нарушением покрова - до 50 % площадей, вовлеченных в освоение. Зона сплошного уничтожения растительного покрова, где применяется планировка трасс трубопроводов составляет 15 % всей площади освоения.

Наибольшее нарушение земельного ландшафта наблюдается вдоль северных магистральных трубопроводов, проложенных в неустойчивых грунтах.

Исследования, выполненные на газопроводах общей протяженности 15 тыс.км, позволили установить, что на северных трассах в начальный период эксплуатации (3-4 года) происходят

интенсивные процессы обводнения, заболачивания, приводящие к разрушению обвалования и всплытию трубопровода.

Относительная стабилизация природных условий вокруг газопровода с зарастанием растительностью трассы составляет 78 лет, правда, как правило, са-мозарастание идет по механизму замещения, а не восстановления, что создает иллюзию некоторого осушения и благополучия на трассе. Но полная реабилитация природных процессов вдоль северных магистральных газопроводов наступает позже, по прошествии 15-16 лет.

В случае выхода на поверхность (всплытия) газопроводов выполняется повторное обвалование, дополнительная балластировка, а на ряде участков - пере-укладка трубопроводов на проектные отметки.

"Тюментрансгаз" ежегодно такие работы проводит на трассах протяженностью 300-500 км. Предприятием "Сургутгазпром" и "Севергазпром" намывкой песчаных лож и переукладкой участков удалось привести трассы подведомственных магистральных газопроводов в удовлетворительное состояние.

Хрупкость природы северных регионов общеизвестна. Этому способствует широкое распространение вечной мерзлоты, сильная заболоченность и завод-ненность территорий, весьма тонкий мохорастительный покров, замедленное протекание биохимических процессов из-за долгой полярной зимы и другие факторы.

При нарушении растительного покрова, служащего теплоизоляцией, мерзлый грунт обнажается и активизируются термоэрозионные явления, нарушается гидрогеологический режим, деградирует ландшафт. Стабилизация геокриологической и гидрогеологической обстановки наступает через длительное время, порой через 10 и более лет, возникает реальная опасность для устойчивости трубопроводов. Территория при этом выводится из сельскохозяйственной эксплуатации на долгий срок. Для восстановления нарушенных терри-

торий в зонах вечной мерзлоты успешно используется технология технической рекультивации, а также технология инженерно -биологической стабилизации, которые позволяют остановить процессы деградации тундровых земель. Первый успешный эксперимент частичного восстановления был осуществлен на Ямбург-ском газо-конденсатном месторождении.

Г лавная задача проектировщиков, строителей и эксплуатационников -построить и эксплуатировать экологически безопасные газопроводы.

В соблюдении строгого экологического режима важную роль играют нормативы и проектные решения.

К сожалению ни то, ни другое не вызывает пока чувства удовлетворения.

Нормы отвода земель под строительство трубопроводов не пересматривались с 1973 г. Строительные организации для того, чтобы доказать свое преимущество и выиграть тендер предлагают новые технологии производства земляных работ и рекультивации с использованием скреперов, что позволяет сократить строительную полосу почти вдвое, но нормы пока действуют старые.

Недостаточные изыскания, усеченные сметы - все это не способствует экологической подготовке строительства.

Для технического исполнения всех требований к защите окружающей среды на Трансаляскинском нефтепроводе понадобилось 2 млрд долл., из которых 200 млн долл. было израсходовано на стадии проектирования. Стоимость природоохранных мероприятий составляла около 15 % от общей стоимости трубопровода.

Проектные и строительные фирмы, работающие в северных районах, несут большую ответственность перед властями штата Аляски и федеральными властями за сохранение природных богатств. На конкурсе проектов предпочтение отдается тем, в которых наиболее детально разработаны природоохранные разделы.

Важнейшая составляющая практического подхода к экологии - перестройка всего подхода к экологии - перестройка всего нормативного и проектного дела. Без этого нельзя рассчитывать на серьезные успехи в организации природоохранной деятельности в отрасли.

Большой урон окружающей среде наносят сооружение и эксплуатация речных переходов. При строительстве подводных траншей загрязняется вода, происходит нарушение гидрологических условий территории при рытье траншей трубопроводов, нарушение нерестилищ рыб при дноуглубительных работах, подводного складирования грунта для обратной засыпки траншеи после укладки дюкёра, заготовка песчано-гравийных смесей в руслах рек. В водотоки попадает растворенная целлюлоза из захороненных на трассе "древесных остатков", отходами древесины захламляются русла рек.

До сих пор в скальных грунтах выполняются буро-взрывные работы. Все это резко отрицательно сказывается на ихтиофауне. При проектировании часто не прогнозируются техногенные деформации русел, особенно тундровых рек. С этим связаны многие негативные последствия, обусловленные русловыми процессами.

Обследования речных переходов газопроводов показывают, что больше половины из них имеют размытые (открытые) участки. На такие участки действуют гидродинамические силы. Накопление усталостных повреждений приводит к разрушению дюкеров.

Самый чувствительный экологический урон приносят аварии на трубопроводах. При разрушении газопровода и мгновенном высвобождении энергии газа возникают механические повреждения природного ландшафта и рельефа, нарушение целостности почвенно-расти-тельного покрова. Примерно половина аварий сопровождается возгоранием газа. Поэтому механическое воздействие усугубляется тепловой радиацией. Радиус термического воздействия определяет зону

полного поражения окружающего растительного покрова в очаге отказа, имеется зона трансформации ландшафтов, буферная зона при механических повреждениях.

Серьезным источником загрязнения окружающей среды являются процедуры очистки полости и испытания газопроводов перед сдачей в эксплуатацию. В зависимости от района строительства, сезонности работ, особенностей технологических операций сооружения газопровода его внутренняя полость может быть загрязнена грунтом, продуктами коррозии, сварочным гратом и огарками, водой, снегом, льдом и, наконец, случайно попавшими предметами.

Как показала практика, масса загрязнений в расчете на метр длины очищаемого газопровода диаметром 1420 мм составляет до 0,6 кг, а в отдельных случаях это количество увеличивается в 2-3 раза. Только продукты коррозии составляют 20 г/м3 объема полости. При продувке участка в 30 км из такого трубопровода выносится до 50 т загрязнений, в том числе до полтонны продуктов коррозии. Выброс такого количества загрязнений через открытый конец газопровода приводит к загрязнению площади до 1000 м в длину и до 300 м в ширину.

К тому же при однократной продувке такого участка требуется около 0,5 млн м3 природного газа, выбрасываемого вместе с загрязнениями.

К сожалению, продувка газопроводов чаще всего проводится на открытый конец. Загрязнение в наибольшей степени воздействует на растительность.

При промывке газопроводов диаметром 1420 мм на участке протяженностью 30 км объем загрязненной воды составляет 55 тыс. м3. Сброс такого количества на рельеф чреват загрязнением и засолением грунта, размывом поверхности и растеплением вечномерзлых грунтов.

Такой неорганизованный сброс запрещен. Вода после промывки направляется в отстойники и после осветления спускается в водоемы. Однако, в случае разру-

шения трубопровода при испытании неизбежен сброс большого объема воды в не запрограммированном месте с развитием эрозионных процессов.

Испытание трубопроводов газом, как известно, производится в исключительных случаях, по специальному разрешению. При разрыве трубопровода при испытании объем выброшенного в атмосферу газа на 30 км участке при испытательном давлении 8,25 МПа составит около 4,5 млн м3.

При испытании газопроводов особенно необходима жесткая экологическая дисциплина.

Метан является парниковым газом и может внести при эксплуатации вклад в глобальное потепление. Один килограмм метана на временном горизонте в 20 лет эквивалентен потенциалу глобального потепления от 35 кг углекислого газа.

Существует расхожее мнение, что не следует заострять внимание на потерях метана в системах газовой промышленности, коль скоро безгранично много его отдают в атмосферу болота, угольные шахты. Из последних в России поступает в атмосферу более 12 млрд м3 метана в год. Вероятно, значительно больше из болот.

И все же, необходимо оценить в феномене влияние на климат

утечек метана, в том числе из газотранспортных систем при авариях, через свищи и трещины, неплотность арматуры, сбросах при ремонте и переиспытаниях .

В среднем в расчете на один год учтенные потери газа от утечек через свищи и другие повреждения газопроводов примерно в 1,5 раза выше, чем при аварийном разрыве труб.

Существуют очень пестрые мнения о действительных потерях, их диапазон от 0,9 до 1,65 % от пропускной способности систем магистральных газопроводов. Называют, что потери только при ремонте составляют от 350 до 3-3,5 млрд м3 в год.

Иностранные эксперты, участвовавшие в обследовании наших газопроводов, называют

большие цифры потерь от аварий и утечек. Данные РАО "Газпром" подтверждают потери газа при средней дальности транспортировки 2500 км в 1,2 % от общего объема перекачки.

Таким образом, газоплот-

ность трубопроводных систем и при сдаче объектов и еще больше в период эксплуатации является важнейшим фактором экологической дисциплины.

Многие ремонты связаны со сливом нефти в амбары, т.е. связаны с нарушением экологии. Наиболее тяжелые экологиче-

ские последствия вызывают аварийные ситуации на нефтепроводах, хотя разрушающий эффект на них значительно меньший, чем на газопроводах. В этом случае доминирующую роль играет выход большого количества нефти при аварийном разливе. Физико-химическое воздействие продукта на почву и воду часто приводит к трудновосстанавли-ваемому (или практически ^восстанавливаемому) режиму естественного самоочищения.

Разрушение трубопроводов по своему характеру вызывает техногенное воздействие, затрагивающее биохимические процессы, происходящие в атмосфере, в почве и водоемах. В период аварийных ситуаций концентрация нефти и нефтепродуктов в воде достигает 200-300 мг/л. Загрязнение рек и водоемов отрицательно сказывается на рыбных запасах регионов.

В последние годы все больше внимания уделяется экологической дисциплине при строительстве и эксплуатации северных магистралей для транспорта нефти и газа.

Это наглядно видно на примере глубокой проработки этих вопросов на проектах Сахалин I и Сахалин II, осуществляемых на принципах СРП.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Фролова Ю.А. - аспирантка, Московский государственный горный университет.

© М.И. Тарасова , 2003

УАК 622.69

М.И. Тарасова

ВЗАИМОАЕЙСТВИЕ ГАЗОПРОВОАОВ С ПОСТОЯННОМЕРЗАЫМИ ГРУНТАМИ

Настоящая статья является частью обобщения исследований по взаимодействию газопроводов и постоянномерзлых грунтов, выполненных ВНИСТОМ, МГУ, ВНИИГАЗом, ПНИИСом, Фун-

даментпроектом, Все Гингео,

НИПИэСУнефтегазстроем.

В северных районах требуется применять различные способы прокладки и режимы эксплуатации трубопроводов в зависимости от конкретных гео-крелогических условий.

Критерии выбора способов прокладки и режимов эксплуатации трубопроводов.

Основной проблемой при проектировании, сооружении и эксплуатации трубопроводов на мерзлых грунтах является обеспечение условий сохране-