Источники воздействия на окружающую среду объектов нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплексов

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

А. С. Дворинович, Л. Н. Горбунова

ИСТОЧНИКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 

ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕГО 
И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСОВ

Учебное пособие

Красноярск

СФУ
2019

УДК 622.32:504.61(07)
ББК 33.361я73+28.081.4я73

Д243

Дворинович, А. С.

Д243
Источники 
воздействия 
на 
окружающую 
среду 
объектов 

нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплексов : учеб.
пособие / А. С. Дворинович, Л. Н. Горбунова. – Красноярск : Сиб. 
федер. ун-т, 2019. – 124 с.

ISBN 978-5-7638-4280-7

Изложены краткое содержание и методика расчета выбросов загрязняющих 

веществ, сточных вод, нормативов образования отходов при разработке 
и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Даны примеры решения 
конкретных задач со справочными материалами.

Предназначено для студентов бакалавров, обучающихся по направлению 

подготовки «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» 
(профили подготовки: «Сервис транспортных и транспортно-технологических 
машин и оборудования» (Нефтепродуктообеспечение и газоснабжение), «Сервис 
транспортных 
и 
транспортно-технологических 
машин 
и 
оборудования» 

(Трубопроводный транспорт нефти и газа)) и специалистов по направлению 
«Транспортные средства специального назначения» (специализация: «Наземные 
транспортные средства и комплексы аэродромно-технического обеспечения 
полетов авиации»).

УДК 622.32:504.61(07)
ББК 33.361я73+28.081.4я73

Электронный вариант издания 
см.: http://catalog.sfu-kras.ru

ISBN 978-5-7638-4280-7

© Сибирский федеральный
университет, 2019

ВВЕДЕНИЕ

Объекты нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплекса

являются высокорисковыми и экологически опасными, воздействующими 
практически на все основные элементы окружающей среды. Сбросы 
и выбросы загрязняющих веществ воздействуют на
почву и земли, 

нарушая растительный покров и рельеф, а отходы, попутные, побочные 
продукты 
и 
вторичные 
материалы 
негативно 
воздействуют 

на окружающую среду за счет повышенной концентрации.

Для 
объектов
нефтегазодобывающего 
и 
перерабатывающего 

комплекса характерна добыча, транспортировка, переработка и хранение 
больших объемов взрыво-, пожаро- и токсически опасных ингредиентов 
нефти, газа и продукции, полученной из них. 

К основным объектам негативного воздействия относятся:
 воздушный бассейн, в который поступают загрязняющие вещества

в результате выбросов нефти и газа из скважин, естественных 
геологических нарушений и утечек из промысловых и транспортных 
систем,

 поверхностные и литосферные воды, загрязняемые в результате 

сброса жидких отходов, гидроразрыва, формирования ограниченных зон 
дренирования,

 нарушение 
почвенно-растительного 
слоя, 
трансформация 

ландшафтов, природного режима многолетнемерзлых грунтов, нарушения 
природных условий обитания животных, их отравление загрязняющими 
веществами за счет внедрения технологических объектов в природную 
экосистему.

При разведочных работах и разработке месторождений нефти и газа 

ущерб окружающей среде наносится в связи с авариями на скважинах. 
Это приводит 
к 
прямому 
выбросу 
в 
атмосферу 
углеводородных 

и неуглеводородных соединений и потере первичной пластовой энергии.

Работы по бурению скважин, обустройству и эксплуатации 

промысла загрязняют территории и локальные экосистемы, в этом случае 
опасность представляют отходы бурения, которые хранятся, как правило, 
в грунтовых амбарах.

Одна из форм негативного воздействия на окружающую среду 

заключается в образовании техногенных геодинамических процессов 
и деформаций (просадок) земной поверхности, обусловленных длительной 
разработкой месторождения и потерей начального пластового давления. 
Последствиями таких деформаций являются нарушения природного 
гидродинамического 
режима 
верхних 
горизонтов, 
искусственно 

вызываемые неконтролируемые перетоки пластовых и приповерхностных 
вод, а также нарушения устойчивости промысловых сооружений 
(скважины, оборудование), способные создать аварийные ситуации.

Во взаимоотношениях человека,
в отличие от других живых 

организмов, с биосферой есть существенная разница: человек, постоянно 
изменяя, расширяя и совершенствуя способы и формы своих отношений 
с биосферой, действует в соответствии со своими потребностями, не всегда 
согласованными с экологическими законами. По мнению академика 
Н. Н. Моисеева, человек познал законы, позволившие ему создавать 
современные машины, но он пока не научился понимать, что существуют 
и другие законы, которые, возможно, он еще и не знает, что в его 
взаимоотношениях с природой существует запретная черта, которую 
человек не имеет права переступать ни при каких обстоятельствах,
существует система запретов, нарушая которые он разрушает свое 
будущее.

В этой связи каждый человек должен осознать, что возникшая 

опасность
ухудшения 
состояния 
окружающей
среды 
представляет 

серьезную угрозу для людей и их будущего. Поэтому исключительное 
значение для сохранения биосферы имеют воспитание, образование 
и ответственность 
будущего 
специалиста 
и 
руководителя 

нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплекса.

Цель данного учебного пособия – научить студентов (будущих 

специалистов и руководителей) решению следующих задач:

 выявлять источники загрязнения, загрязнители окружающей среды,
 знать характеристики их негативного воздействия на человека 

и окружающую среду,

 осуществлять переработку, обезвреживание отходов производства 

и получения тепла, их реализацию, захоронение и утилизацию,

 производить 
оценку 
экологического 
риска
при 
разработке 

и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

В 
учебном 
пособии
рассматриваются 
основные 
вопросы 

в соответствии 
с 
требованиями 
образовательных 
программ 

по дисциплинам «Экология» и «Промышленная экология».

1. ИСТОЧНИКИ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

В АТМОСФЕРУ

Классификация выбросов загрязняющих веществ

и их источников

Выбросом
принято
считать
любое
вещество,
выбрасываемое

источниками в окружающую среду.

Выбросы в атмосферу согласно ГОСТ 17.2.01–76 характеризуются 

по четырем признакам:

 по агрегатному состоянию – газообразные (А), жидкие (К), твердые 

(Т),

 химическому составу – сернистый ангидрид (01), окись углерода 

(02), окислы азота (в пересчете на NО2) (03), фтор и его соединения 
(в пересчете на фтор-ион) (04), сероуглерод (05), сероводород (06), хлор 
(07), синильная кислота и цианиды (в пересчете на СN) (08), ртуть 
и ее соединения (09), аммиак (10), мышьяк и его соединения (11), сумма 
углеводородов (12), 
углеводороды 
предельные 
(13), 
углеводороды 

непредельные 
(14), 
углеводороды 
ароматические 
(15), 

кислородсодержащие органические соединения (16), азотсодержащие 
органические соединения (17), фенол (18), смолистые вещества (19), 
кислоты (20), щелочи (21), свинец и его соединения (в пересчете на Рb) 
(22), сажа (23), металлы и их соединения (24), пыль (25), прочее (26),

 размеру частиц – менее 0,5 · 10–6 м (1), от 0,5 · 10–6 м до 3 · 10–6 м 

включительно (2), от 3 · 10–6 м до 10 · 10–6 м включительно (3), от 10 · 10–6 м 
до 50 · 10–6 м включительно (4), от 50 · 10–6 м (5),

 массе вещества – менее 1 кг/ч (1), от 1 до 10 кг/ч включительно (2),

от 10 до 100 кг/ч включительно (3), от 100 до 1000 кг/ч включительно (4), 
от 1000 до 10000 кг/ч включительно (5), от 10000 кг/ч (6).

Структура построения условного обозначения выбросов следующая:
 буквенный индекс агрегатного состояния выброса,
 цифровой индекс химического вещества,
 цифровой индекс размера частиц,
 цифровой индекс массы вещества.
Например, выброс жидкий, содержащий щелочь с размером частиц 

от 0,5 до 3 мм, с массой вещества 70 кг/ч имеет следующее условное 
обозначение: К.21.2.3.

Перечень загрязняющих веществ, подлежащих государственному 

регулированию, утвержден распоряжением Правительства Российской 
Федерации от 8 июля 2015 г. № 1316-р.

При расчетах загрязнения воздуха на промышленных площадках 

и прилегающих к ним территориях источники выброса загрязняющих 
веществ подразделяют на низкие и высокие, линейные и точечные, 
внутренние и внешние, периодического и непрерывного действия, 
«горячие» и «холодные».

Низкими считают точечные и линейные источники, загрязняющие 

вещества которых распространяются на наветренную и заветренную 
циркуляционные зоны широкого здания, единую циркуляционную зону 
узкого здания или межкорпусную циркуляционную зону двух смежных 
зданий.

Источники, из которых загрязняющие вещества выбрасываются 

на высоте, равной или превышающей границу низких выбросов для 
рассматриваемой циркуляционной зоны и не поступают в циркуляционные 
зоны, относят к высоким.

Высокий источник для рассматриваемой циркуляционной зоны 

может оказаться низким для последующих зданий, расположенных 
в направлении движения ветра, в том случае, если выбрасываемые им 
вещества загрязняют возникающие за ними циркуляционные зоны. В этом 
случае создаваемую этим источником концентрацию рассматривают как 
фоновую для соответствующей циркуляционной зоны и рассчитывают 
по зависимостям для высоких источников.

К 
точечным
относят
источники
(трубы, 
шахты,
крышные 

вентиляторы и т. п.), факелы распространения загрязняющих веществ 
которых не налагаются друг на друга в пределах половин заветренной или 
единой 
циркуляционной 
зон, 
или 
в 
пределах 
межкорпусной 

циркуляционной зоны.

К линейным относят те источники, которые имеют значительную 

протяженность в направлении, перпендикулярном ветру (аэрационные 
фонари, открытые оконные проемы, находящиеся между зданиями 
технологические линии и т. п.), а также точечные источники, факелы 
распространения загрязняющих
веществ которых налагаются друг 

на друга. Предельное расстояние между точечными источниками, при 
котором они рассматриваются как линейные, определяют расчетом.

Низкие 
линейные 
и 
точечные 
источники 
подразделяют 

на внутренние, загрязняющие вещества которых полностью участвуют 
в загрязнении циркуляционных зон, и внешние,
вещества которых 

участвуют в загрязнении этих зон частично, что учитывают в расчетных 
формулах.

Все 
возможные 
источники
выброса 
загрязняющих 
веществ 

в атмосферу
выявляют и учитывают при инвентаризации. Каждому 

источнику загрязнения атмосферы (ИЗА) присваивают код-идентификатор 
(как правило, номер, №), который указывают на карте-схеме рядом 
с источником, и он служит в дальнейшем для идентификации этого ИЗА 
в пределах 
промышленной 
площадки 
предприятия. 
Для 
крупных 

предприятий с большим числом источников допускается независимая 
нумерация ИЗА структурных подразделений предприятия: площадок, 
цехов и т. д. В этом случае код (номер) ИЗА, указываемый на карте-схеме, 
может 
быть 
составлен 
из 
номеров 
структурных 
подразделений 

предприятия и номера источника внутри структурных подразделений 
(например, 1.1 – цех № 1, источник № 1).

Характеристики выбросов загрязняющих веществ

Количество выбрасываемого в атмосферу вещества в единицу 

времени называют мощностью выброса.

В расчетах приземных концентраций загрязняющих веществ 

с применением нормативной методики расчета ОНД–86 учитывают
длительность работы источника, когда она менее 20 мин (например, при 
сварочных работах):

ТС < 1200.

Для таких выбросов значение мощности М определяют по формуле:

М = Q/1200, г/с,

где 
Q 
–
суммарная 
масса 
ЗВ, 
выброшенная 
в 
атмосферу 
из 

рассматриваемого ИЗА в течение времени его действия Т, г.

В тех случаях, когда при инвентаризации выбросов определяют 

среднюю интенсивность поступления ЗВ в атмосферу из рассматриваемого 
ИЗА во время его работы МН, (т. е. в период времени Т), значение Q 
рассчитывают по формуле:

Q = MН · Т, г,

где Т – в секундах.

Например, для ИЗА, продолжительность выброса диоксида серы 

SO2, из которого составляет 5 мин (300 с) при средней интенсивности 
поступления ЗВ в атмосферу МН = 0,5 г/с, величина Q равна:

Q = 0,5 · 300 = 150 г.

Мощность выброса при этом составит:

М = 150 / 1200 = 0,125 г/с.

Для ИЗА, время действия которых Т меньше 20 мин, соотношение 

М и МН дается формулой:

М = Т/1200 · МН, г/с.

Объем газовоздушной смеси (ГВС) приводят
к фактическим 

параметрам ГВС, поступающей в атмосферу. Например, если объем 
газовоздушной смеси, приведенный к нормальным условиям, VН = 2,3 м3/с, 
а фактическая температура ТГ
= = 120 °С, то значение объема 

газовоздушной смеси составит:

VФ = VН · (273 + ТГ)/273 = 2,3 · (273 + 120)/273 ≈ 3,311 м3/с.

К характеристикам выбросов относятся также химический состав, 

физико-химические 
свойства 
(коррозионная
активность, 
плотность, 

гигроскопичность, температура, воспламеняемость, электропроводимость, 
вязкость и т. д.), а для твердых частиц – дисперсный состав, плотность 
и др. Эти характеристики учитывают при выборе аппаратов очистки 
воздуха от загрязняющих веществ.

Далее 
рассмотрим 
более 
подробно 
источники 
выбросов 

загрязняющих веществ.

Дымовые трубы

Выбросы диоксида серы:

ПS02 = 10–2 [2 (1 – η) · S · η · BЖ + 1,882 · H2S · BГ], кг/ч,

где η = 0,02 – доля диоксида серы, улавливаемого летучей золой 
в газоходах нагревательной печи; S
–
содержание серы в жидком 

натуральном топливе, 
% масс: 
H2S
–
содержание сероводорода 

в газообразном топливе, % масс; BЖ – расход жидкого топлива, кг/ч; 
BГ – расход газообразного топлива, кг/ч.

Выбросы летучей золы:

П3 = 0,0025 · ВЖ · А, кг/ч,

где А – содержание золы в жидком натуральном топливе, % масс;

Выбросы оксидов ванадия в пересчете на V205, выбрасываемых 

в атмосферу:

ПV205 = 10–6 · УV205 · BЖ · (1 – η0C) (1 – ηУ), кг/ч,

где УV205 – содержание окислов ванадия в жидком топливе в пересчете 
на V205, г/т; BЖ – расход жидкого топлива, кг/ч; η0C – коэффициент 
оседания окислов ванадия на поверхностях нагрева котлов; для котлов 
с промежуточными пароперегревателями, очистку поверхностей нагрева 
которых производят в остановленном состоянии η0C = 0,07; для котлов без 
промежуточных пароперегревателей при тех же случаях очистки
η0C = 0,05, для остальных случаев – η0C = 0; ηУ – доля твердых частиц 
продуктов сгорания жидкого топлива,
улавливаемых в устройствах 

для очистки газов мазутных котлов.

При отсутствии результатов анализа топлива, содержании серы 

в рабочем топливе больше 0,4
% масс выбросы оксидов ванадия 

в сжигаемом топливе составят:

УV205 = 94,4 · S · 31,6, г/т,

где S – содержание серы в мазуте, % масс. 

Выбросы оксидов азота, в том числе диоксида азота, оксида углерода 

и метана составят:

Пi = BУT · qi, кг/ч,

где ВУТ – расход условного топлива: т/ч; 

ВУТ = ВЖ · ЭЖ + ВГ · ЭГ, т/ч,

где ВЖ, ВГ
–
расход жидкого и газообразного топлива, т/ч; ЭЖ, 

ЭГ – калорийные эквиваленты жидкого и газообразного топлива (табл. 1); 
qi – удельный выброс i-го ингредиента, кг/т условного топлива (табл. 2).

Таблица 1

Средние величины калорийных эквивалентов жидких и газообразных 

топлив

Наименование

топлива

Калорийный
эквивалент Э

Наименование

топлива

Калорийный 
эквивалент 

Э

Газ природный
1,66
Газ пиролизный
1,6

Газ нефтепромысловый
1,5
Дизельное топливо
1,45

Газ прямой перегонки
1,5
Масляный дистиллят
1,4

Газ каталитического 

крекинга
1,6
Экстракт
1,4

Газ термического 

крекинга
1,6
Мазут малосернистый
1,38

Газ коксовый
1,52
Мазут сернистый
1,37

Крекинг-остаток
1,35
Мазут 

высокосернистый
1,36

Петролатум
1,36
Полугудрон
1,36

Кокс нефтезаводской
1,16
Гудрон
1,36
Газ водородсодержащий
2,3

Задача
Определить выбросы загрязняющих веществ из дымовой трубы 

установки гидроочистки. В печи сжигается 1,5 т/ч газа прямой перегонки 
и 0,8 т/ч мазута сернистого. Содержание серы в мазуте S = 1,8 % масс, 
содержание сероводорода в газообразном топливе H2S = 0,01 % масс, 
содержание золы – 0,3 % масс.

Решение
Выбросы диоксида серы:

ПS02 = 10–2 [2 (1 – 0,02) 1,8 · 800 + 1,882 · 0,01 · 1500] ≈ 28,53 кг/ч.

Таблица 2

Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу 

на тонну условного топлива трубчатых печей технологических установок

Наименование

установки

Удельные выбросы, кг/т усл. т

метан
оксид 

углерода
оксиды азота
диоксид 

азота

Первичная перегонка
0,11
0,34
1,18
0,06

Вторичная перегонка
0,24
1,89
0,88
0,05

Каталитический риформинг
0,34
0,69
1,6
0,08

Термический крекинг
0,05
0,49
1,01
0,05

Гидроочистка
0,32
1,97
1,47
0,07

Производство кокса
0,065
0,12
1,12
0,06

Контактная очистка масел
0,51
16,98
1,7
0,13

Фенольная очистка масел
0,04
0,55
1,41
0,08

Деасфальтизация масел
0,257
1,27
1,05
0,05

Каталитический крекинг
0,032
0,2
1,08
0,2

Прочие
0,18
0,81
1,36
0,145

Выбросы летучей золы (твердых частиц):

П3 = 0,0025 · 800 · 0,3 = 0,6 кг/ч.

Так как результаты анализа топлива неизвестны, то содержание 

оксидов ванадия в жидком топливе составит:

УV205 = 94,4 · 1,8 – 31,6 =138,32 г/т.

Выбросы оксидов ванадия:

ПV205 = 10–6 · 138,32 · 800 (1 – 0,05) ≈ 0,11 кг/ч.

Выбросы остальных загрязняющих веществ: 

ВУТ = 0,8 · 1,37 + 1,5 · 1,5 = 3,346;

ПN0X = 3,346 · 1,47 ≈ 4,92 кг/ч;

ПСН4 = 3,346 · 0,32 = 1,071 кг/ч;

ПС0 = 3,346 · 1,97 ≈ 6,592 кг/ч.