Общие рекомендации по организации экологического мониторинга на месторождении

Экологический мониторинг (ЭМ) - это действенный инструмент оценки существующего санитарно-экологического состояния контролируемой террито­рии, а также прогноза возможного изменения направлений естественных про­цессов, испытывающих воздействие техногенных (антропогенных) факторов. Он необходим для обоснования управленческих решений по обеспечению экологической безопасности персонала, работающего на нефтепромыслах, а так­же для поддержания благополучного состояния ОПС.

Функционирование системы ведомственного ЭМ должно проходить на четырех уровнях: объект - локальный уровень, предприятие - территориальный уровень, регион, отрасль.

При разработке мероприятий по улучшению санитарно-экологической обстановки на территориях нефтедобычи необходимо учитывать латентный (скры­тый) характер действия многих нефтепромысловых источников загрязнения, особенно в начальный период их функционирования. Для таких источников характерна определенная инерционность действия. Ликвидация точечных, оча­говых и линейных источников нефтепромыслового загрязнения сказывается на улучшении санитарно-экологического состояния почв, растительности, по­верхностных и подземных вод спустя определенный промежуток времени. Длительность инерционного периода (например, для подземных вод) зависит от геофильтрационных свойств покровных и других отложений, слагающих зону аэрации, а также от гидрогеологических условий водоносных горизонтов.

Последнее обстоятельство должно определять продолжительность функционирования геоэкологического мониторинга (или части его) после ликвидации загрязняющих нефтепромысловых объектов или нефтепромысла в целом.

Опыт ведущих предприятий, добывающих углеводородное сырье (ОАО "Газпром", "ЛУКОЙЛ" и др.), а также разработки Единой государственной систе­мы ЭМ позволяют сформулировать основную концепцию организации ведом­ственного, или производственного, экомониторинга (ПЭМ). Эта концепция базируется на принципах:

- система должна иметь иерархическую структуру и отражать стадийность жизненного цикла объектов;

- обработка данных ПЭМ на всех этапах - от первичных наблюдений до поддержки принятия решений - должна проводиться по единой информационной технологии, широко использующей аппарат геоинформационных систем (ГИС), а также интерактивные технологии в единой вычислительной среде;

- информационно-измерительная сеть должна охватывать всю совокупность компонентов ОС, т.е. иметь сопряженный характер;

- структура сети должна быть мобильна и адекватна динамике ОПС контролируемой территории;

- алгоритмы обработки измеренных данных должны базироваться на сочетании точечных наблюдений и дистанционной информации, дающих возмож­ность площадной экстраполяции наблюдений;

- система должна не только осуществлять контроль за текущим состоянием ОПС, но и давать возможность проводить ретроспективный анализ и стро­ить прогноз на основе математического моделирования;

- система должна применять методы обработки данных на основе взаимосвязанности процессов в экосистемах;

- система должна обладать оперативностью обмена информацией и представлять ее в удобной форме.

Исследования, проводимые в рамках единой концепции организации ПЭМ, отличаются от режимных наблюдений следующим:

- ПЭМ характеризуется целенаправленностью (наличие целевой программы с выходом на конечную цель - управление качеством ОПС);

- ПЭМ - это наблюдения, имеющие комплексный характер, они охватывают объекты, цели, при их проведении применяется совокупность различных методов;

- ПЭМ базируется на принципах системности с выявлением воздействий производства на компоненты ОС на основе идентификации прямых и обратных связей, существующих в природно-технических системах;

- ПЭМ - информационная система, адаптируемая к постоянному обновле­нию и дополнению данных различного рода на основе широкого использо­вания методов создания ГИС.

Принципиально важным является выделение в ПЭМ стадий функционирования объектов добычи нефти - это фоновая стадия строительства, эксплуата­ции, ликвидации и послеэксплуатационная стадия. Каждая из этих стадий имеет свою специфику наблюдений и методов их проведения.

В практике ведения ЭМ разделяют два принципиальных подхода. Это собственно мониторинг ОС как система наблюдений, оценки и прогноза состоя­ния ОПС и мониторинг источников воздействия на нее. Необходимость второ­го подхода обусловлена тем, что, не зная динамики воздействия источников, нельзя дать оценку реакции компонентов ОС на эти воздействия. В соответ­ствии с системными принципами следует также учитывать обратные связи, т.е. воздействие среды на инженерные объекты. Несоблюдение этого положе­ния многими добывающими предприятиями приводит к тому, что при органи­зации и функционировании ведомственного ЭМ отслеживаются только выбро­сы, сбросы и образование твердых отходов, но не изменения в ОПС, вызванные их действием.

Другой типичный недостаток связан с существованием многих видов мониторинга ОПС (атмосферы, гидросферы, почв и т.д.), которые проводятся по мере требования контролирующих органов. Часто такие исследования не взаи­моувязаны в пространстве и во времени, имеют различные методические ос­новы проведения, включают ограниченное число параметров с применением несертифицированных приборов, неаттестованных методик и с привлечением неаккредитованных экоаналитических лабораторий. Ценность результатов про­водимых при таком подходе исследований невелика, поскольку официально они могут быть оспорены в любой инстанции.

Рассмотрим опыт создания геоэкологического мониторинга геотехнологических систем, разработанного сотрудниками "Надымгазпрома" [10], с некото­рыми изменениями для лучшей адаптации к деятельности объектов добычи нефти. Общая структура мониторинга нефтегазодобывающих предприятий может быть представлена в виде следующей схемы (рис. 7.1).

Рис.7.1. Общая структура организации ЭМ нефтегазодобывающего предприятия (по [10])

Как указывалось выше, ЭМ является системой и работает только тогда, ког­да является объектом управления деятельностью предприятия. Конечная цель ЭМ - достижение нормативных значений воздействия на ОПС, что реализуется устранением критических ситуаций в производственных процессах. С уче­том необходимости оперативного принятия решений выделяется 5 блоков прин­ципиальной схемы ЭМ (рис. 7.2).

Рис.7.2. Принципиальная бок-схема экологического мониторинга

Однако реализация этой, казалось бы, простой схемы - достаточно слож­ный процесс, требующий значительного интеллектуального труда и матери­альных вложений. Организация системы ПЭМ наиболее эффективна при одновременном создании геоинформационных систем предприятия, под которыми можно понимать комплекс программного и аппаратного обеспечения, позволя­ющий поддерживать связь между математическим описанием территории с присущими ей природными особенностями и слоями техногенной нагрузки [4].

Для принятия эффективных решений по управлению нефтегазодобываю­щими предприятиями необходимо иметь полную и достоверную информацию:

- по всем технологическим комплексам добычи, сбора, подготовки, транспортировки и переработки добываемых нефти и газа;

- по ЭМ источников техногенного воздействия и компонентов ОПС в зоне влияния предприятий;

- по текущему состоянию используемого оборудования, инженерных коммуникаций и объектов строительства.

Создание систем управления качеством ОПС в соответствии с действую­щим законодательством и стандартами серии ИСО 14000 должно базировать­ся, кроме перечисленных информационных потоков, на четком методическом подходе в цепочке "сбор информации - реализация управленческих решений". Один из таких подходов (по [10]) представлен на рис. 7.3.

Рис.7.3. Методический подход к выполнению геоэкологического мониторинга для обеспечения экологической безопасности газопромысловых объектов

Следуя предлагаемой технологии проведения геоэкологического мониторин­га и использования его результатов, информацию о состоянии ОС и инженерных сооружений собирают на основе наземной сети наблюдений и дистанци­онных методов. Далее происходит накопление и обработка данных раздельно для каждого компонента ОПС с целью проведения диагностики состояния геотехнологической системы (ГТС). Диагностика проводится на основе следую­щих показателей, характеризующих антропогенные изменения:

- степень загрязнения ОПС по отдельным компонентам и на основе интегральных показателей с использованием значений концентраций химичес­ких элементов в сопряженных средах - как миграционных, так и накапли­вающихся;

- степень нарушенности почвенно-растительного покрова и динамики его восстановления;

- характер изменения условий естественного (поверхностного и подземного) стока;

- пораженность территории экзогенными геологическими процессами;

- характер изменения геологической среды (в том числе и многолетнемерзлых пород), радиационной и геодинамической обстановки;

- идентификация состояния компонентов ОПС по категориям состояний (экологическая норма, риск, кризис, бедствие) и взаимоувязка эколого-геологических условий на основании оцениваемых параметров состояния ПС;

- оценка состояния инженерных объектов и их взаимодействия с компонентами ПС.

Таким образом, производится оценка текущей экологической ситуации в пределах всей ГТС. При этом решаются следующие задачи:

- определение соответствия фактических нарушений ПС проектным (нормативным) уровням воздействий;

- обнаружение сверхнормативных воздействий;

- выявление потенциальных аварийно опасных элементов инженерных сооружений;

- выявление зон экологического риска, в которых степень преобразования ПС превышает критические значения и пределы устойчивости экосистем;

- прогноз тенденции негативных изменений компонентов ОПС и деградации инженерных сооружений.

Для определения степени устойчивости экосистем наиболее часто приме­няют балльные оценки с привлечением экспертов. Экспертные оценки строят­ся по форме: Объект + Воздействие - Изменение. На их основе составляют матрицу, в которой по горизонтали указывают объекты (компоненты ОПС), а по вертикали - виды воздействий. В клетках на пересечении указываются происходящие изменения в природных компонентах. При этом оценка всего мно­гообразия техногенных воздействий на экосистемы сводится к оценкам меха­нического воздействия (нарушение структуры почв, микрорельефа, изменение растительности, гидрогеологических условий и др.) при строитель­ных и буровых работах. Геохимическое воздействие оценивают по данным мо­ниторинга источников воздействия и содержанию элементов в средах. В каждой экосистеме определяют комплекс ведущих факторов, которым присваивается качественный или количественный показатель на основе совместного анализа всей группы факторов с весовой оценкой их роли. ГТС можно отнести к одному из классов устойчивости - от крайне неустойчивых до устойчивых. Один из подходов к оценке устойчивости на основе ландшафтно-фациальных показате­лей изложен в [4]. Предлагаемая методика адаптирована к специфике воздей­ствия нефтегазодобывающего производства и прошла апробацию на ряде мес­торождений Западной Сибири.

На базе проведенных оценок текущих экологических ситуаций разрабатывается комплекс специальных мероприятий, направленных на стабилизацию ПС и обеспечение нормальной работы инженерных сооружений. При этом уп­равленческие решения сводятся к следующим генеральным условиям:

- оптимизация сложившейся системы природопользования;

- корректировка существующего комплекса природоохранных мероприятий;

- разработка специальных инженерных мер по защите ОПС;

- изменение действующих технологических схем, технических решений и конструкционных особенностей эксплуатируемых объектов.

Рассмотренный подход к созданию экологического мониторинга ГТС в криолитозоне сформировался на основе опыта более чем 20-летней эксплуатации месторождения газа Медвежье. В результате были осуществлены его реконст­рукция и техническое перевооружение.

Наблюдательная сеть экологического мониторинга в процессе усиления техногенной нагрузки при необходимости может быть расширена или уплотнена в зависимости от конкретных обстоятельств. Ее корректировка проводится по согласованию с природоохранными и другими контролирующими органами. Она должна базироваться на материалах комплексного и всестороннего анали­за данных, получаемых в процессе мониторинга и проведения ГЭИК.

Локальная сеть мониторинга включает подсистемы наблюдений и первич­ной обработки данных, подсистему обобщения, научно-информационного ана­лиза и передачи полученных данных субъекту природопользования и контролирующим региональным ведомствам, отвечающим за охрану ПС. Она также включает подсистему планирования природоохранной деятельности и обеспе­чения функционирования экологического мониторинга. Это соответствует кон­цепции построения ЕГСЭМ.

Разработчик нефтяных месторождений обязан в конце каждого года представлять в контролирующие органы информационный отчет об экологичес­ком состоянии охраняемых эксплуатируемых природных объектов, содержа­щий обоснованную оценку происшедших изменений, а также прогноз санитарно-экологического состояния подведомственной территории на бли­жайшую перспективу. Результаты ежегодных обобщений материалов эколо­гических наблюдений и опробования водопунктов являются основанием для оценки эффективности мониторинга, необходимости его продления и кор­ректировки программы предстоящих исследований и мероприятий по улуч­шению экологической ситуации.