Характеристики твердости и пластичности горных пород

Заключение.
Экология нефтегазовой промышленности

Знойный день в степи. Тишина. Запах полыни. Дрожит земля - глубокая скважина вгрызается в недра. Она уже прошла рубеж 5 км. Скрежещут трубы, гудит силовой привод. Дымят трубы дизельной установки. Буровые скважины, вскрывая глубокие слои, искажают картину литостатических давлений, привносят в недра новые, чужеродные вещества и выносят исходные. В процессе бурения и разработки месторождений искажается картина температурных полей, вибрация и взрывы сотрясают недра.

Двадцатое столетие ознаменовалось осознанием того, что человечество стало одним из самых динамичных и активных факторов преобразования облика планеты. Различные исследователи по-разному обсуждали эту новообразованную и постоянно растущую очеловеченную оболочку Земли. Однако не прошло и столетия, как человечество от безудержного стремления к покорению природы Земли пришло к осознанию хрупкости окружающего мира и глубинной взаимосвязи человека и природы. В последние десятилетия многие экологи указывали на <пределы роста> технической цивилизации. Характерны результаты Всемирного экологического конгресса в Рио-де-Жанейро <Повестка дня на XXI век>, где прямо указывается, что современный способ производства и сопутствующее ему техногенное воздействие на природу ведет человечество в тупик: человечество оказалось перед лицом разномасштабных катастроф, предотвратить которые можно только изменив отношение к природе, к промышленности, и в конечном счете к самому себе. Только обновленное и просвещенное человечество, вступая в XXI век имеет шанс на выживание и достойное продолжение свой вселенской миссии.

Рассмотрим место нефтегазовой промышленности с энергетических позиций. Потребляемую человечеством энергию можно разделить на три категории. Возобновляемая энергия - энергия, беспрерывным потоком приходящая от Солнца, реализуемая на Земле, употребляемая человечеством через работу воды, ветра и непосредственно, как солнечное тепло. При ее использовании изменяется энергетический баланс отдельных участков поверхности, но не нарушается энергетический баланс Земли в целом - ни во времени, ни в пространстве. Невозобновляемая энергия - это также солнечное тепло, некогда излившееся на Землю и зафиксированное в осадочных породах; человечество умеет извлекать это окаменевшее тепло из угля и сжиженное - из нефти и газа. Используя его, мы нарушаем тепловой баланс во времени и в пространстве, если брать их ограниченно, но в целом для Земли за последние, например, 0,5 млрд. лет баланс не нарушается. Атомная энергия - совсем иной породы: это то, что осталось от момента <Большого взрыва>, недоиспользовано в момент <создания мира>, своего рода <крохи с рабочего стола Творца>. Применение атомной энергии - коренное изменение баланса энергии и вещества и в пространстве и во времени.

С созданием нефтегазодобывающей промышленности человечество вовлекло в круговорот биосферы гигантский объем новых специфических веществ. Геохимические и, особенно, биогеохимические процессы на Земле теперь принципиально и необратимо другие, чем были 200 лет назад. Полностью преодолеть вредные для человечества последствия промышленности - значит демонтировать ее, ибо безотходных производств быть не может. В общем объеме техногенного воздействия на природу роль нефтяной и газовой промышленности одна из самых мощных, энергоемких и планетарных отраслей промышленности. Нефтегазовая промышленность - отрасль активнейшего вторжения в недра, оккупации всей поверхности планеты и изменения ее газовых оболочек. Для этих вторжений нет ни государственных, ни географических границ, это процесс планетарный. Рассмотрим их в рамках оболочек Земли, отметив лишь наиболее значительные.

1. Литосфера резкое ускорение миграции флюидов, изменение состава снижение температуры и давления подземного флюида приводит к коренному изменению происходящих в недрах физико-химических процессов. Отбор и закачка его в недра вызывает изменение вещественного баланса, перепады давлений, нарушение изостатического равновесия и тем самым даже повышает тектоническую сейсмическую активность недр (рис. 6.1). Так, например, катастрофический взрыв газа в поврежденном трубопроводе, приведший к многочисленным жертвам в Башкирии приурочен к месту, где трубопровод пересекает разлом. Вообще большинство разрывов трубопроводов приурочено к местам их пересечений с разломами, активность которых оказалась очень большой. Просто здесь в Башкирии погибли люди и катастрофа стала известной: изоляция трубопровода, с которой связали катастрофу была нарушена повсеместно, но разрывы чаще бывают на разломах. Поэтому проблема катастроф трубопроводов становится проблемой конфликта человек - структура земной коры. Предупреждение таких катастроф требует изучения тектонической структуры регионов.

Рис. 6.1. Воздействие нефтегазодобывающей промышленности на биосферу Земли.

2. На поверхности суши происходит коренное изменение микроэлементного и изотопного состава поверхности планеты, засорение ее битумом, свинцом и т.д. Игнорирование неоднородностей жизни на поверхности Земли приводит к трагическим последствиям. С одной стороны, трубопроводы стали центром геоморфологических бедствий будучи центром эрозии, а с другой - эти бедствия усиливаются благодаря реакции на них земной коры, о чем говорилось выше. Участки загрязненной на десятилетия Земли пунктиром отмечают все нефтепроводы, эти пунктиры видны на космических снимках.

3. Океан и особенно его поверхность оказывается в зоне высокого риска из-за аварий танкеров. Биосфера океана реагирует на загрязнение вод, особенно поверхности, массовой гибелью животных, упрощению их видового состава наряду с повышением числа мутаций. В придонном слое, куда опускаются тяжелые нефтепродукты, тоже происходит гибель организмов; вследствие чрезвычайно высокой химической устойчивости органических соединений области загрязнений сохраняются очень долго, а на поверхности растекаются на гигантские территории.

4. Атмосфера реагирует на нефтехимическое загрязнение мгновенно: мы чувствуем вонь от проехавшего автомобиля, но возникает и долговременная реакция: парниковый эффект, который может наступить из-за увеличения количества углекислоты в атмосфере - результат чрезмерного сжигания нефти и газа (рис. 6.2).

Решение того или иного противоречия невозможно на уровне этого противоречия. Проблема, по сути своей техническая - снижение нефтегазовой промышленности - не может быть решена только технически. Ее решение возможно в плоскости интеллектуальной (рис. 6.3). Этот уровень определяется уровнем просвещения всего населения, поэтому в центре схемы поставлен Учебный Институт. Только через совершенствование технологии, рост культуры производства и осознание места и ответственности Инженера можно найти пути к преодолению существующих предкризисных состояний. Общий вывод из сказанного был известен шумерам пять тысяч лет тому назад: главная задача человечества -- обучение своих собственных детей. А чисто технические усилия слишком часто оборачиваются бедствием для будущего.
Рис. 6.2. Негативные реакции биосферы Земли на воздействие нефтегазодобывающей промышленности

Рис. 6.3. Пути паллиативного решения противоречий между нефтегазодобывающей промышленностью и биосферой Земли

Приложение 1.

Задачка про молекулы, стакан воды

и мировой океан

В школьных учебниках есть задачка, которая имеет важное экологическое значение и даже религиозное следствие.

Если в стакане воды пометить все молекулы, а потом его выплеснуть, а лет через 10, когда вся вода на Земле перемешается, снова зачерпнуть стакан в любом месте, то сколько молекул воды, побывавших в первом стакане, окажется в последнем?

Разделим задачку на ряд вопросов.

1. Сколько молекул воды N в гидросфере, объем которой

V=1,3 ^. 10¹⁸м³

ρ - плотность воды = 10³ кг/м³

μ - молярная масса воды = 18/кг моль

N_А - число Авогадро - то есть количество штук молекул в 18 кг воды = 6 ^. 10 ²⁶ молекул/кг^.моль.

2. Сколько молекул в двухсотграммовом стакане воды n_l объема

v = 2^.10^-4м³?

= 7^.10 ²⁴ молекул

3. Какую часть α составляют молекулы из стаканав гидросфере? Или какая часть составляет объем воды в стакане?

4. Сколько же молекул n₃ в последнем стакане из первого?

n₃ = N ^. α = 7 ^. 10^24.1,5.10^-22=10 ^. 10²=10³, то есть примерно одна тысяча.

Вспомнив, что мы выпиваем в день 3 л воды, подсчитаем, сколько всего молекул мы выпиваем в месяц, год, за всю жизнь. Подсчитайте, сколько молекул, побывавших,например, в Наполеоне (1769-1821), побывало в нас? А сколько сейчас в Вас молекул, побывавших в Наполеоне?

Приложение 2.

«Он завещал нам ноосферу».

Александр Леонидович Яншин.

Беседа о В.И. Вернадском. 28 июля 1999 г.