Введение

Большая часть населения земного шара уже в настоящее время живет в окружении техногенных ландшафтов, они же энергично используются для нужд рекреации и массового кратковременного туризма - так называемые пригородные зоны. Свойственные им измененные биотические системы и сложные инженерно-технические структуры создают постоянную среду жизни людей. Но большинство техногенных ландшафтов в теперешнем их состоянии явно неблагоприятны и даже опасны для здоровья человека. Кроме того, все техногенные ландшафты из-за низкой биологической продуктивности и специфических биофизических и биохимических свойств образуют своеобразные провалы и барьеры на путях планетарной миграции веществ и энергии. Они искажают нормальный ход таких фундаментальных процессов, протекающих в биосфере, как биологический круговорот азота, газовый режим атмосферы и т. п., снижают их интенсивность (3).

Характерной чертой их является нарушение целостности и сплошности «пленки жизни» в биосфере, вплоть до полного уничтожения почвенного и растительного покровов в результате деятельности человека, сравнимой по значимости с геологическими процессами. Среди техногенных ландшафтов особое место по своему отрицательному воздействию на естественные природные комплексы (да и на здоровье человека) занимают так называемые промышленные отвалы. Они концентрируются в окрестностях большинства населенных пунктов и всех крупных городов (4).

Основная задача исследовательских, опытно-производственных и производственных работ по рекультивации - устранить вредоносное, загрязняющее воздействие этих земель на прилегающие территории, вернуть им биологическую и социально-экономическую ценность.

Таким образом, под рекультивацией земель понимается комплекс работ, направленных на восстановление биологической продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей природной среды (3).

Целью данной работы является описание биологического метода рекультивации нарушенных земель.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Раскрыть сущность процесса рекультивации земель и требования к нему;

2. Рассмотреть порядок проведения биологического этапа рекультивации земель, нарушенных при капитальном и аварийном ремонте нефтепроводов;

3. Дать описание технологии биологической рекультивации нарушенных земель по четырем объединенным зонам: в полярно-тундровой зоне; в лесотундровой северотаежной и среднетаежной зонах; в южно-таежно-лесной и лесостепной зонах; в степной и сухостепной зонах.

4. Провести сравнение известных методов рекультивации и описать канадский метод биологической рекультивации нефтезагрязненных земель.

Глава 1 Рекультивация нарушенных земель и требования к ней

1.1 Сущность процесса рекультивации земель

Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды (1).

Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия нарушенных земель.

Рекультивация земель является составной частью технологических процессов, связанных с нарушением земель и должна проводиться с учетом местных почвенно-климатических условий, степени повреждения и загрязнения, ландшафтно-геохимической характеристики нарушенных земель, конкретного участка, требований инструкции.

Рекультивируемые земли и прилегающая к ним территория после завершения всего комплекса работ должны представлять собой оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт (1).

В проведении исследований по проблеме биологической рекультивации ясно выделяются несколько этапов. На первом этапе (с 1959 до конца 1970-х годов) по хозяйственным договорам с промышленными предприятиями разрабатывались способы биологической рекультивации нарушенных промышленностью земель. Результатом исследований были рекомендации, которые использовались при составлении проектов и практическом проведении биологической рекультивации. Как правило, учет конкретных экологических условий позволял значительно удешевить проектные и практические работы по биологической рекультивации изученных техногенных образований и даже выделить группу площадей, не требующих биологической рекультивации. Это старые отвалы с хорошим восстановлением растительного и почвенного покровов (3).

При проведении биологического этапа рекультивации должны быть учтены требования к рекультивации земель по направлениям их использования.

Важным направлением исследований на нарушенных промышленностью землях является изучение динамики ценопопуляций культурных видов в фитоценозах, созданных при биологической рекультивации, и видов – доминантов растительных сообществ, возникших в процессе самозарастания.

Исследования авторов показали, что на формирование сообществ идет по типу первичных сукцессий на открытом, практически безжизненном пространстве, часто в экстремальных эдафических (своеобразных по химическим и физическим свойствам) и микроклиматических условиях. На первых этапах формирования осуществляется жесткий экотопический отбор и интенсивная элиминация растений, особенно в фазе проростков и всходов. Виды, имеющие преимущества по любому из жизненных параметров, обладают более высоким потенциалом для выживания и формирования жизнеспособной ценопопуляции. В этих условиях определяющее значение в формировании растительных сообществ играет процесс дифференциации ниш (4).

1.2 Требования к рекультивации земель при различных направлениях использования

Требования к рекультивации земель при сельскохозяйственном направлении должны включать:

Формирование участков нарушенных земель, удобных для использования по рельефу, размерам и форме, поверхностный слой которых должен быть сложен породами, пригодными для биологической рекультивации;

Планировку участков нарушенных земель, обеспечивающую производительное использование современной техники для сельскохозяйственных работ и исключающую развитие эрозионных процессов и оползней почвы;

Нанесение плодородного слоя почвы на малопригодные породы при подготовке земель под пашню;

Использование потенциально плодородных пород с проведением специальных агротехнических мероприятий при отсутствии или недостатке плодородного слоя почвы;

Выполнение ремонта рекультивируемых участков;

Проведение интенсивного мелиоративного воздействия с выращиванием однолетних, многолетних злаковых и бобовых культур для восстановления и формирования корнеобитаемого слоя и его обогащения органическими веществами при применении специальных агрохимических, агротехнических, агролесомелиоративных, инженерных и противоэрозионных мероприятий;

Получение заключения агрохимической и санитарно-эпидемиологической служб об отсутствии опасности выноса растениями веществ, токсичных для человека и животных (1).

Требования к рекультивации земель при лесохозяйственном направлении должны включать:

Создание насаждений эксплуатационного назначения, а при необходимости, лесов защитного, водорегулирующего и рекреационного назначения;

Создание рекультивационного слоя на поверхности откосов и берм отвалов из мелкоземистого нетоксичного материала, благоприятного для выращивания леса;

Определение мощности и структуры рекультивационного слоя в зависимости от свойств горных пород, характера водного режима и типа лесонасаждений;

Планировку участков, не допускающую развитие эрозионных процессов и обеспечивающую безопасное применение почвообрабатывающих, лесопосадочных машин и машин по уходу за посадками;

Создание в неблагоприятных почвенно-грунтовых условиях лесонасаждений, выполняющих мелиоративные функции;

Подбор древесных и кустарниковых растений в соответствии с классификацией горных пород, характером гидрогеологического режима и других экологических факторов;

Организация противопожарных мероприятий (1).

Требования к рекультивации земель при водохозяйственном направлении должны включать:

Создание водоемов различного назначения в карьерных выемках, траншеях, деформированных участках шахтных полей;

Комплексное использование водоемов преимущественно для водоснабжения, рыбоводческих и рекреационных целей, орошения;

Строительство соответствующих гидротехнических сооружений, необходимых для затопления карьерных выемок и поддержания в них расчетного уровня воды;

Мероприятия по предотвращению оползней и размыва откосов водоемов;

Экранирование токсичных пород, ложа и бортов водоемов и пластов, склонных к самовозгоранию, в зоне переменного уровня и выше уровня воды;

Защиту дна и берегов от возможной фильтрации;

Мероприятия по предотвращению попадания в водоемы кислых или щелочных подземных вод и поддержанию благоприятного режима и состава воды в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами;

Мероприятия по благоустройству территории и озеленению откосов (1).

Требования к рекультивации земель при санитарно-гигиеническом направлении должны включать:

Выбор средств консервации нарушенных земель в зависимости от состояния, состава и свойств слагаемых пород, природно-климатических условий, технико-экономических показателей;

Согласование всех мероприятий по технической и биологической рекультивации при консервации нарушенных земель с органами санитарно-эпидемиологической службы;

Применение вяжущих материалов для закрепления поверхности нарушенных земель, не оказывающих отрицательного воздействия на окружающую среду и обладающих достаточной водопрочностью и устойчивостью к температурным колебаниям;

Нанесение экранирующего слоя почвы из потенциально плодородных пород на поверхность промышленных отвалов, сложенных непригодным для биологической рекультивации субстратом;

Выполнение мелиоративных работ;

Консервацию шламоотстойников, хвостохранилищ, золоотвалов и других промышленных отвалов, содержащих токсичные вещества, с соблюдением санитарно-гигиенических норм;

Закрепление промышленных отвалов техническими, биологическими или химическими способами (1).

Требования к рекультивации земель при рекреационном направлении должны включать:

Вертикальное планирование территории с минимальным объемом земляных работ, сохранение существующих или образованных в результате производства работ форм рельефа на стадии технического этапа;

Обеспечение стабильности грунтов при строительстве сооружений для отдыха и занятий спортом;

Проектирование, строительство и эксплуатация зон рекреации водных объектов для организованного массового отдыха и купания должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.5.02-80 и с учетом требований стандарта (1) .

Глава 2 Биологическая рекультивации земель, нарушенных при капитальном и аварийном ремонте нефтепроводов

2.1 Биологическая рекультивации земель, нарушенных при капитальном ремонте нефтепроводов

К общим требованиям к рекультивации земель, нарушенных при капитальном ремонте нефтепроводов относятся следущие:

При капитальном ремонте нефтепроводов рекультивация для сельскохозяйственных, лесохозяйственных и других целей, требующих восстановления плодородия почв, осуществляется последовательно в два этапа: технический и, при необходимости, биологический.

Технический этап предусматривает планировку, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по восстановлению плодородия почв (биологический этап).

Нормы снятия плодородного слоя почвы, потенциально плодородных слоев и пород (лесс, лессовидные и покровные суглинки и др.) устанавливаются при проектировании в зависимости от уровня плодородия нарушаемых почв с учетом заявок и соответствующих гарантий со стороны потребителей на использование потенциально плодородных слоев и пород. Снятый верхний плодородный слой почвы используется для рекультивации нарушенных земель или улучшения малопродуктивных угодий.

Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Биологический этап выполняется после завершения технического этапа и заключается в подготовке почвы, внесении удобрений, подборе трав и травосмесей, посеве, уходе за посевами.

Биологический этап направлен на закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития водной и ветровой эрозии почв на нарушенных землях.

В целях конкретизации приемов рекультивации нарушенность почвенно-растительного покрова сгруппирована в пять степеней:

1-я - растительный и почвенный покровы уничтожены полностью;

2-я - растительный покров уничтожен полностью, а почвенный слой сохранен на 50% площади;

3-я - растительность уничтожена на 50 - 80% площади, почвенный покров сохранен;

4-я - растительность уничтожена на 20 - 50% площади, почвенный покров сохранен;

5-я - растительный покров уничтожен на площади менее 20%, почвенный покров сохранен (2).

На рекультивируемых участках трасс обычно присутствуют одновременно 3 - 4 типа нарушенности и это обстоятельство необходимо учитывать при выборе способов выполнения почвовосстановительных работ.

Виды трав посева и их возможное сочетание должны соответствовать рекомендуемым зональной системой земледелия субъектов Российской Федерации. Травы местного происхождения более приспособлены к местным почвенно-климатическим условиям, поэтому более устойчивы к неблагоприятным воздействиям. Высеваемые травы должны обладать способностью быстро создавать сомкнутый травостой и прочную дернину, устойчивую к смыву и выпасу скота, быстро отрастать после скашивания. Семена трав, предназначенные для посева, должны соответствовать требованиям стандарта и по посевным качествам быть не ниже II класса. Семена бобовых трав следует по возможности скарифицировать. Перед посевом семена бобовых желательно подвергнуть инокуляции, обработке бактериальными удобрениями (нитрагин) (2).

Слежавшиеся минеральные удобрения перед внесением в почву необходимо измельчить и просеять через сито. В случае припосевного внесения удобрений смешивание их с семенами производится непосредственно перед посевом. Сульфат аммония, аммиачную селитру нельзя смешивать, рассеивать и заделывать в почву одновременно с известью. Суперфосфат и калийные удобрения целесообразно вносить вместе с известью.

Перед проведением биорекультивации нарушенных земель на кислых почвах предварительно проводят мелиоративные мероприятия, в том числе известкование почв. Дозы извести устанавливаются по справочным и нормативным документам, действующим в конкретной почвенно-климатической зоне. В зависимости от дозы извести определяют способ ее заделки в почву. При внесении извести необходимо равномерно распределить ее по полю, лучше перемешать со всем пахотным слоем почвы. Это может быть достигнуто при заделке извести под культивацию. При поверхностном внесении извести дозы должны быть уменьшены до 1/2 - 1/5 от полной дозы. Малые дозы извести действуют на процесс нормализации кислотности почвы более эффективно в первый год после внесения. Для известкования почв рекомендуется применять молотый известняк (известковая мука), известковый туф (ключевая известь), торфотуф.

В местах перехода нефтепроводов через ручьи и овраги наиболее приемлемым является выравнивание поверхности бульдозером вслед за укладкой нефтепровода или заравнивание образовавшихся неровностей. Процесс выравнивания должен сочетаться с формированием водоотводящих земляных валиков и созданием бетонированных водоотводов или канав с постепенным уклоном и укреплением дерниной и другими средствами, особенно на склонах с уклоном более 3 град. После выравнивания участка бульдозером создаются условия, вполне достаточные для проведения предпосевной обработки земель, внесения удобрений и мелиорантов.

На крутых склонах и труднодоступных участках наиболее приемлемым является гидропосев. При отсутствии гидросеялки ее может заменить автомобиль-вездеход для пожаротушения водой. В этом случае смесь воды с семенами необходимо регулярно перемешивать (2).

Расчет необходимого количеств семян, входящих в травосмесь для рекультивации, производится по формуле:

X = Hx П / D (кг/га), (1)

X - норма посева семян, входящих в травосмесь, кг/га;

H - процент содержания данного вида в смеси, %;

П - расчетная норма высева кондиционных семян в чистом виде,кг/га;

D - хозяйственная годность семян, % (2).

2.2 Рекультивация земель, нарушенных и загрязненных при аварийном ремонте нефтепроводов

Процесс рекультивации земель, нарушенных и загрязненных при авариях на нефтепроводах, включает: удаление из состава почвы нефти; рекультивацию земель (технический и биологический этап).

Рекультивация загрязненных нефтью земель проводится в несколько стадий, сроки проведения которых должны быть указаны в проекте. Сроки и стадии рекультивации намечаются в соответствии с уровнем загрязнения, климатическими условиями данной природной зоны и состоянием биогеоценоза (2).

Выделяются два уровня загрязнения:

умеренное загрязнение, которое может быть ликвидировано путем активизации процессов самоочищения агротехническими приемами (внесением удобрений, поверхностной обработкой и глубоким рыхлением и т.д.);

сильное загрязнение, которое может быть ликвидировано путем проведения специальных мероприятий, способствующих созданию аэробных условий и активизации углеводородоокисляющих процессов.

На сильно загрязненных нефтью участках для ускорения процесса биодеградации нефти могут вноситься биологические препараты, имеющие разрешение государственных служб к применению. Применять препараты следует согласно инструкции по их применению и по технологии, согласованной с местными органами Госкомзема.

На техническом этапе происходит выветривание нефти, испарение и частичное разрушение легких фракций, фотоокисление нефтяных компонентов на поверхности почвы, восстановление микробиологических сообществ, развитие нефтеокисляющих микроорганизмов, частичное восстановление сообщества почвенных животных. Часть компонентов превращается в твердые продукты, что улучшает водно-воздушный режим почвы. Аэрация и увлажнение почвы в значительной мере способствуют интенсификации этих процессов, снижению концентрации нефти и более равномерному ее рассеиванию (2).

Биологический этап включает 2 стадии - пробный посев трав и фитомелиоративный с внесением минеральных удобрений и посевом устойчивых к загрязнению многолетних трав. При умеренном загрязнении достаточно проводить только технический этап рекультивации в расчете на самоочищение почвы. В южно-таежно-лесной и лесостепной зонах с тяжелыми суглинистыми почвами, для которых опасность ветровой эрозии невелика, необходимо провести рыхление, преимущественно отвальную обработку на глубину до 20 см. Эти участки остаются в течение технического этапа рекультивации в виде пара (пахотный участок без посева). Там, где рыхление может привести к появлению эрозии, на загрязненных нефтью участках проводится поверхностная обработка на глубину 8 - 10 см с оставлением необработанных полос шириной 2 - 3 м поперек склонов или направлений господствующих ветров.

В течение технического этапа необходимо периодически проводить увлажнение загрязненных участков. Это, в первую очередь, касается природных зон - степной и сухостепной. В зимний период в этих зонах необходимо проводить снегозадержание. Время окончания технического этапа зависит от степени загрязнения и климатических условий

На биологическом этапе рекультивации вначале проводится пробный посев трав. Цель этого мероприятия - оценить остаточную фитотоксичность почвы, интенсифицировать процессы биодеградации нефти и улучшения агрофизических свойств почвы, уточнить сроки перехода к заключительной стадии рекультивации. Перед пробным посевом трав проводится вспашка (на глубину загрязнения), рыхление и дискование. В подготовленную почву высеваются бобовые культуры, возделываемые в данной зоне (горох, люпин, донник, сераделла и др.). Посев и уход за посевами осуществляются по технологии, принятой для данной почвенно-климатической зоны.

На второй стадии биологического этапа спустя 1,5 - 2,5 года после загрязнения проводится посев многолетних трав. Он начинается, если пробный посев трав дал всходы не менее чем на 75% площади. Перед посевом многолетних трав проводится боронование, внесение минеральных удобрений, культивация почвы. Внесение удобрений проводится с целью интенсификации жизнедеятельности микробных сообществ в почве и увеличения биомассы растений, что, в свою очередь, способствует усилению процессов восстановления плодородия земель.

На почвах с повышенной естественной кислотностью (pH < 6) после завершения технического этапа рекультивации следует провести известкование. Необходимо учитывать, что органические вещества и микроэлементы, содержащиеся в составе нефти, при определенной трансформации и снижении концентрации до 300 мг нефти на 1 кг почвы могут быть стимуляторами роста растений и пищевыми компонентами для почвенного биогеноценоза.

На подготовленных участках проводится посев многолетних трав. Выбор видов трав проводится исходя из местных почвенно-климатических условий и рекомендаций зональной системы земледелия субъектов Российской Федерации.

Для контроля за восстановлением земель и качеством выращенной биомассы одновременно проводится посев тех же культур по аналогичной технологии на контрольном (незагрязненном) участке в буферной зоне между зоной загрязнения и землями, используемыми для хозяйственных целей. Если зарастание на загрязненном участке составляет не менее 75% площади земель по сравнению с зарастанием на контрольном участке, то рекультивационные работы считаются законченными и участок следует передать землевладельцу. Зеленую массу возделываемых трав по окончании рекультивации использовать в кормовых целях не рекомендуется. Ее оставляют на рекультивируемом участке и используют в качестве сидерального удобрения (после обработки дисковыми лощильщиками зеленую массу запахивают) (2).

Рассмотрим описание технологии биологической рекультивации нарушенных земель по четырем объединенным зонам: в полярно-тундровой зоне; в лесотундровой северотаежной и среднетаежной зонах; в южно-таежно-лесной и лесостепной зонах; в степной и сухостепной зонах.

2.3 Технология биологической рекультивации в полярно-тундровой зоне

Если нарушенность почвенно-растительного покрова соответствует 1 или 2 степени, планировку поверхности можно проводить бульдозером методом срезки. Для засыпки крупных термокарстовых образований и других пониженных участков трассы используется привозной мелкодисперсный грунт. Затем участок подготавливается для предстоящей засыпки плодородным слоем почв или торфяной крошкой. Для этого необходимо участок перепахать на глубину 20 - 30 см и прикатать катками весом 150 - 200 кг. На подготовленный таким образом участок наносится плодородный слой почвы или торфяно-песчаная смесь равномерным слоем не менее 10 см. Торфяную крошку целесообразно первоначально компостировать с известью, а затем готовить торфяно-песчаную смесь(2).

Вспашка и дальнейшая обработка почвы проводятся при помощи малогабаритных тракторов, используя зубово-дисковые бороны, культиваторы и зубовые бороны типа "Зиг-заг". В верхнем слое почвы должна быть измельчена до гранул (комков) размеров не более кукурузного зерна, что достигается перекрестной обработкой легкими боронами и прикатыванием катками весом 75 - 100 кг.

При нарушениях почвенно-растительного покрова 3 степени планировку методом срезки проводить нельзя во избежание уничтожения оставшегося почвенного слоя. Сначала проводится подготовка участка для нанесения плодородного слоя почвы (торфяно-песчаной смеси) и выполняются работы, рекомендованные при рекультивации участков с 1 и 2 степенями нарушенности.

При проведении рекультивационных работ на территории с 4 и 5 степенями нарушенности планировка проводится только подсыпкой плодородного слоя или торфяно-песчаной смеси. Предпосевная обработка в этом случае сводится к разделке вновь внесенной почвы и прикатыванию катками (75 - 100 кг). После предпосевной подготовки участки с различной степенью нарушенности практически оказываются в одинаковых условиях, и дальнейшие работы проводятся по единому принципу.

Посев или подсев лучше всего проводить осенью, в сентябре (предснежный). Рекомендуемые растения указаны в Приложении. Перед посевом недостаточно влажные почвы следует увлажнить на глубину 10 см. Посев следует проводить в безветренную погоду сеялками или вручную. На протяженных трассах и склонах можно рекомендовать гидропосев или посев с использованием авиации. При посеве сеялками семена мельче 1 мм должны высеиваться в смеси с сухим песком в соотношении 1:1 по объему. Семена заделываются на глубину 0,5 - 1,0 см. После посева почва прикатывается катками весом 75 - 100 кг. На почвах, образующих корку, прикатывание не производится. Норма высева семян - 50 - 60 кг/га. На участках с 4 и 5 типами нарушенности необходимо проводить подсев семян с нормой высева от 20 до 50% от полной нормы. В случае изреживания растительности на рекультивируемых участках проводится дополнительный подсев.

После схода снега необходимо по мере высыхания засеянной почвы производить регулярные поливы с увлажнением почвы на глубину до 20 см. В среднем расход воды 20 - 30 куб.м на 1 га. В жаркие солнечные дни полив производят утром (до 10 ч) или вечером (после 19 часов). Полив производят при помощи дождевальных установок (2).

2.4 Технология биологической рекультивации в лесотундровой северотаежной и среднетаежной зонах

Перед проведением рекультивации нарушенных земель в этих зонах проводят мелиоративные мероприятия: отвод поверхностных вод, планировку поверхности и, при необходимости, известкование (pH < 6).

Порядок подготовки участка к посеву определяется его размерами, конфигурацией и крутизной склона. Планировка производится бульдозером. После планировки создаются условия, достаточные для предпосевной подготовки почвы и проведения посевов. В этих случаях наиболее приемлемым является гидропосев, который предусматривает подбор таких обязательных компонентов, как удобрения, мульчирующие и стабилизирующие вещества, что позволяет получить травостой высоких противоэрозионных качеств в сезон посева без предварительного нанесения плодородного слоя. Посев может выполняться и сеялками различных модификаций для посева трав. Посев производится рано весной, летом или осенью под зиму.

При посеве на рекультивируемых участках и особенно на склонах с учетом смыва и неблагоприятных условий для прорастания норма высева семян должна быть повышена на 20%.

Посев сеялкой производится вдоль участка, начиная с края или середины. Первый проход для соблюдения прямолинейности рядков следует осуществлять по провешенной линии. Гидропосев трав осуществляется гидросеялкой. В качестве мульчирующего и стабилизирующего материала могут использоваться отходы целлюлозно-бумажного производства: скоп и шламовая масса (2).

2.5 Технология биологической рекультивации в южно-таежно-лесной и лесостепной зонах

Мелиоративные мероприятия в этих зонах сводятся к культурно-техническим: уборке мусора, камней, устранению просадочных трещин и замкнутых понижений, выполаживанию неровностей и т.д.

Известкование или гипсование почв проводится на небольших площадях при pH < 6. Подготовка участка к посеву сводится к тщательной обработке почвы. При возможности обрабатывают ее по типу полупара, чтобы вызвать массовое прорастание сорняков с тем, чтобы уничтожить их при последующих обработках. После планировки нарушенных земель на участках проводят, по мере необходимости, боронование, дискование, культивацию, прикатывание и посев. Перед предпосевной обработкой вносят удобрения в следующих дозах: органических 20 - 30 т/га, минеральных 50 - 60 кг/га (азота, фосфора, калия).

Нормы высева семян трав на нарушенных землях увеличивают в полтора раза по сравнению с обычными. В двухвидовых смесях компоненты травосмеси берутся в равных соотношениях, а норма высева каждого компонента уменьшается на 20 - 25% по сравнению с одновидовыми. В трехвидовых смесях бобовые компоненты занимают 30 - 40% от общего веса, злаковые - 70 - 60%. В случае гидропосева и посева на склонах норма высева семян с гидросмесью повышается еще в 1,5 раза. Основной способ посева - посев зернотравяными сеялками рядовым способом. На крутых склонах и труднодоступных участках необходимо применять гидропосев (2).

2.6 Технология биологической рекультивации в степной и сухостепной зонах

Отличительной особенностью степной и сухостепной зон является недостаточная увлажненность территории и высокоплодородные почвы. Обе зоны хорошо обеспечены теплом. В этих зонах распространены солонцовые почвы, требующие гипсования (для нейтрализации щелочности и избытка натрия). Повышенная щелочная реакция почвенного раствора и избыток натрия вызывают образование почвенной корки, снижают продуктивность почв. Поэтому избыточную щелочность необходимо нейтрализовать гипсованием, т.е. химической мелиорацией, при которой щелочные соли устраняются из почвы. Дозы гипса определяются по справочной и нормативной документации, действующей на данной территории.

При подготовке почвы для посева трав особое внимание должно быть обращено на сохранение влаги в почве, придание поверхностному слою мелкокомковатого сложения, выравнивание поверхности. Это достигается планировкой, обработкой дисковыми орудиями, боронованием и прикатыванием.

Эффективность органических и минеральных удобрений в указанных засушливых зонах снижается из-за низкой увлажненности почвы, а повышенные дозы могут оказать даже отрицательный эффект на продуктивность почв. Поэтому в этих зонах рекомендуются следующие дозы органических 30 - 40 т/га и минеральных 40 - 60 кг/га удобрений.

Норма высева семян аналогична нормам высева в лесостепной зоне. Посев многолетних трав в данном регионе - преимущественно зернотравяной сеялкой. Лишь на крутых склонах (более 10 град.) необходимо применять гидропосев (2).

· планировку поверхности;

· уход за посевами;

· контроль за ходом рекультивации (2).

Глава 3 Канадский метод биологической рекультивации нефтезагрязненных земель

Применяемые в России методы технической и биологической рекультивации земель имеют недостатки, которые делают их или неэффективными или дорогостоящими.

На практике наиболее часто используются следующие методы:

1. Техническая рекультивация с засыпкой грунтом и высеиванием трав – способ дает косметический эффект, поскольку нефть остается в грунте. Кроме того, необходим большой объем земляных работ.

2. Техническая рекультивация с вывозом нефтезагрязненного грунта на полигоны отходов. Способ практически нереальный с экономической точки зрения, так как большие обьемы нефтезагрязненного грунта и высокая стоимость транспортировки и размещения отходов могут многократно перекрыть прибыли компании.

3. Засыпка сорбентом (торфом) с последующей вывозкой на полигоны отходов. Недостатки те же, что и в предшествующем методе.

4. Использование нефтеэкстрагирующих установок импортного производства. Производительность этих установок 2-6 м3 в сутки, что при стоимости установки в 150000 $ и персонале 3 человека делают ее крайне неэффективной. Зарубежные компании уже не используют такие установки и пытаются продать их в России, выдавая за последнее слово науки и техники.

5. Использование микробиологических препаратов типа «путидойл» и им подобных. Препараты активны только на поверхности, поскольку необходим контакт с воздухом, и во влажной среде при относительно высокой температуре. Очень хорошо себя зарекомендовал при рекультивации летом морских побережий Кувейта, загрязненных во время военных действий. В Сибири популярен за счет легкости и дешевизны применения. Очень хорош для отчетности, когда нет проверки результата на месте (5).

Авторами рекомендуется канадский способ рекультивации грунта, который не капризен к температуре, не требует транспортировки грунта и полигонов отходов, не требует инвестиций в специальную технику и постоянного технического персонала. Способ очень гибкий, позволяет модифицировать, используя различные материалы, микробиологические препараты, удобрения (5).

Условное назвали метода - «парниковая гряда», потому что в основе метода лежит микробиологическое окисление с естественным повышением температуры - как «горит» навозная куча. Устройство гряды представлено на рис.1.

На грунтовую подушку шириной 3 метра укладываются змейкой перфорированные пластиковые трубы, которые затем засыпаются слоем гравия, щебня или керамзита, или материала типа «дорнит». На эту пористую подушку сэндвичем укладываются чередующиеся слои нефтезагрязненного грунта и удобрений. В качестве последнего используется навоз, торф, опил, солома и минеральные удобрения, можно добавлять микробиологические препараты. Гряда укрывается полиэтиленовой пленкой, в трубы подается воздух от компрессора соответствующей мощности. Компрессор может работать или на топливе, или на электричестве – если есть подключение. Воздух распыляется в пористой подушке и способствует быстрому окислению. Трубы можно использовать многократно. Пленка предотвращает охлаждение; если подавать нагретый воздух и дополнительно утеплить гряду торфом или «дорнитом», то способ будет эффективен и зимой. Нефть окисляется практически полностью за 2 недели, остаток нетоксичен и на нем прекрасно растут растения. Эффективно, экономично, производительно (5).

Рис. 1. Схема рекультивации нефтезагрязненных земель

Выводы

Таким образом, под рекультивацией земель понимается комплекс работ, направленных на восстановление биологической продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей природной среды.

Земельные участки в период осуществления биологической рекультивации в сельскохозяйственных и лесохозяйственных целях должны проходить стадию мелиоративной подготовки, т.е. биологический этап должен осуществляться после полного завершения технического этапа.

Для успешного проведения биологической рекультивации важное значение имеют исследования флористического состава формирующихся сообществ, процессов восстановления фиторазнообразия на нарушенных промышленностью землях, когда катастрофически уничтожены почвенный и растительный покровы.

Биологический этап рекультивации нефтезагрязненных земель включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Биологический этап заключается в подготовке почвы, внесении удобрений, подборе трав и травосмесей, посеве, уходе за посевами. Он направлен на закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития водной и ветровой эрозии почв на нарушенных землях.

Таким образом, технологическая схема (карта) работ по биологической рекультивации нарушенных и загрязненных нефтью земель включает:

· планировку поверхности;

· внесение химического мелиоранта, органических и минеральных удобрений, бактериального препарата;

· отвальную или безотвальную вспашку, плоскорезную обработку;

· лущение дисковой бороной или дисковым лущильником;

· кротование, щелевание с кротованием;

· лункование, прерывистое бороздование;

· снегозадержание и задержание талых вод;

· предпосевную подготовку почвы;

· буртование сильнозагрязненной почвы с устройством воздухоотводов;

· распределение почвы из бугров по поверхности участка;

· посев семян фитомелиоративных растений;

· уход за посевами;

· контроль за ходом рекультивации.

Рекомендуется канадский способ рекультивации грунта, который не капризен к температуре, не требует транспортировки грунта и полигонов отходов, не требует инвестиций в специальную технику и постоянного технического персонала. Способ очень гибкий, позволяет модифицировать, используя различные материалы, микробиологические препараты, удобрения. Условное назвали метода - «парниковая гряда», потому что в основе метода лежит микробиологическое окисление с естественным повышением температуры.

Список использованной литературы

1.ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель.

2. Инструкция по рекультивации земель, нарушенных и загрязненных при аварийном и капитальном ремонте нефтепроводов от 6 февраля 1997 г. N РД 39-00147105-006-97.

3. Чибрик Т.С. Основы биологической рекультивации: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2002. 172 с.

4. Чибрик Т.С., Лукина Н.В., Глазырина М.А. Характеристика флоры нарушенных промышленностью земель Урала: Учеб. пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2004. 160 с.

5. Интернет-ресурс: www.oilnews.ru

1. Полярно-тундровая, лесотундровая, северотаежная, среднетаежная зона:

Злаковые: щучка дернистая, северолюбка рыжеватая, дюпонция Фишера, вейник пурпурный, вейник наземный, овсяница красная, листохвост альпийский, мятлик живородящий, вейник Хольма.

Осоковые: осока кругловатая, пушица узколистная, пушица Шейхцера, пушица рыжеватая, осока арктосибирская, осока прямостоячая.

Разнотравье: крестовник скученный, щавель арктический, камнеломка поникающая, лютик Геперборейский, ожика путанная, трехреберник темноголовый, синюха северная, гвоздика ползучая, пижма дваждыперистая, армерия морская, песчанка злаколистная, горец Лаксмана, ясколка луговая, кошачья лапка верноносная.

2. Южно-таежно-лесная и лесостепная зона

Травосмеси: овсяница луговая, тимофеевка луговая, клевер красный; тимофеевка луговая, овсяница луговая, костер безостый, клевер красный; ежа сборная, овсяница луговая, клевер красный; регнерия волокнистая, люцерна синегибридная или донник белый; тимофеевка луговая, лисохвост луговой, люцерна синегибридная; костер безостый, пырей сизый, люцерна синегибридная; костер безостый, пырей бескорневищный, эспарцет песчаный.

3. Степная и сухостепная зона

Разнотравье: житняки, костер безостый, люцерна желтая и желтогибридная, эспарцет, пырей бескорневищный, волоснец сибирский, донники, регнерия.

Травосмеси: житняк гребенчатый, эспарцет песчаный; костер безостый, эспарцет песчаный или люцерна желтогибридная.

Страница 41 из 41

Рекультивация земель

10.83 Рекультивацию строительной полосы газопроводов осуществляют в соответствии с проектами на рекультивацию в процессе стро-ительства газопроводов.

В проекте рекультивации земель должны быть определены:

Площади (по трассе газопровода - ширина полосы), на которых необходимо проведение тех-нической и биологической рекультивации;

Глубина снимаемого плодородного слоя почвы;

Место расположения отвала для времен-ного хранения плодородного слоя почвы;

Объем и способы вывозки лишнего мине-рального грунта после засыпки траншеи и кот-лованов.

10.84 Плодородный слой почвы должен быть, как правило, снят и перемешен в отвал хранения на одну или обе стороны от оси газо-провода на расстояние, обеспечивающее раз-дельное размещение отвала минерального грун-та, не допуская перемешивания его с плодо-родным слоем почвы.

10.85 На рекультивируемых землях засыпку газопровода производят с послойным уплотне-нием грунта и без устройства валика над газо-проводом.

10.86 При сооружении временных дорог по сельхозугодиям плодородный слой почвы должен быть снят со всей полосы строительства с пере-мещением его в отвалы временного хранения.

10.87. Работы по снятию плодородного слоя почвы могут выполняться в любое время года, а работы по его возвращению - только в теп-лое время года.

10.88. При выполнении рекультивации на поливных землях следует восстанавливать по-ливные борозды, канавы и т.п.

МОНТАЖ НАРУЖНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

10.89. При монтаже газопроводов должны быть приняты меры по предотвращению засо-рения полости труб, секций, плетей.

Укладывать газопроводы в траншею следу-ет, преимущественно опуская с бермы тран-шеи плети (нитки).

После укладки газопровода в траншею дол-жны быть проверены:

Проектная глубина, уклон и прилегание газопровода ко дну траншеи на всем его протя-жении;

Состояние защитного покрытия газопро-вода;

Фактические расстояния между газопро-водом и стенками траншеи, пересекаемыми им сооружениями и их соответствие проектным расстояниям.

Правильность укладки газопровода диамет-ром более 500 мм проверяют путем нивелиров-ки уложенного газопровода и мест его пересе-чения с подземными сооружениями.

10.90 При варке в газопровод фасонных частей, узлов, арматуры и прочих устройств обеспечивают соосность ввариваемых элементов с газопроводом. Перекосы в горизонтальной и вертикальной плоскостях не допускаются.

10.91 При надземной прокладке подъем и укладку плетей газопровода на опоры произво-дят только после контроля качества сварных стыков.

10.92 Колодцы на газопроводах следует со-оружать из несгораемых материалов: сборно-го или монолитного железобетона, монолит-ного бетона, обыкновенного керамического кирпича, камней, в редких случаях - из ме-талла.

При строительстве колодцев из сборного железобетона под днищем устанавливают под-готовку из песка или из тощего бетона.

Зазоры между днищем, стеновыми панеля-ми и плитами перекрытия тщательно заделы-вают цементным расiвором не ниже марки 400.

Крепление сборных элементов осуществля-ют с помощью сварки закладных металличес-ких деталей.

Отверстия между футляром и газопроводом заделывают эластичным влагоустойчивым ма-териалом, а отверстия за пределами футляра заделывают высокомарочным цементным или бетонным раствором.

Размер футляра и зазоры между ним и газо-проводом принимают по проекту.

После монтажа элементов колодца выпол-няют засыпку пазух местным грунтом слоями толщиной 10-15 см с тщательным трамбованием в соответствии с ГОСТ Р 12.3.048 и уст-ройство асфальтобетонной отмостки по пери-метру колодца, которая должна выступать за пределы котлована с каждой стороны не менее чем на 0,5 м и иметь уклон не менее 0,05.

Для защиты конструкций колодца от грун-товой воды и поверхностных вод наружные поверхности стен и перекрытий обмазывают горячим битумом по предварительной грунтовке раствором битума в бензине.

Перед нанесением битумного покрытия за-делывают раковины в бетонных и железобетон-ных поверхностях стен колодцев, швы между сборными элементами, устраняют острые утлы, срезают выступающие арматурные стержни, закладные детали для строповки, а в кирпич-ной кладке стены - затирают цементным ра-створом, поверхность должна быть сухой.

При высоком уровне грунтовых вод, агрес-сивности грунтовых вод и грунта по отноше-нию к бетону следует выполнить дополнитель-ные мероприятия, предусмотренные проектом (оклеечная гидроизоляция, использование суль-фатостойкого цемента и т.д.).

10.93 Ковер устанавливают на опорную же-лезобетонную подушку или перекрытие смот-рового колодца.

Опорную железобетонную подушку устанавливают на грунтовое основание, утрамбован-ное щебнем.

Вокруг ковера устраивают асфальтовую или асфальтобетонную отмостку шириной 0,7 м с уклоном не менее 0,05.

10.94 Перед установкой контрольной труб-ки газопровод обваловывают слоем гравийно-песчаной подушки толщиной не менее 100 мм и закрывают металлическим кожухом из лис-товой стали толщиной 5 мм, к которому при-варивают нюхательную трубку.

10.95 Конденсатосборник устанавливают ниже зоны промерзания на несущий грунт или утрамбованную песчаную подушку толщиной 10-15 см.

Кондепсатоотводящую трубку устанавлива-ют строго вертикально по отвесу.

10.96 Крепления опознавательных знаков заглубляют не менее чем на 1 м в грунт.

Содержание

Отвод земли под строительство автомобильной дорога подразделяют на постоянный и временный. Постоянный отвод включает в себя площади, занимаемые под насыпи и выемки земляного полотна, транспортные развязки, комплексы дорожных и автотранспортных служб и т. д. Размеры площадей постоянного отвода определяют в соответствии с нормами отвода земель для автомобильных дорог СН 462-74 с учетом конкретных проектных решений.

Земли, отводимые под временное пользование на период строительства, включают: боковые резервы грунта, временные производственные базы, сосредоточенные резервы грунта, карьеры, землевозные и объездные дороги, земли, нарушаемые при переустройстве различных коммуникаций и сооружений.

Технический этап:

Рекультивации подлежат все нарушенные строительством земли, в которых произошли изменения, выражающиеся в нарушении почвенного покрова, в образовании новых форм рельефа, изменении гидрогеологического режима территории (иссушение, подтопление), а также прилегающие угодья, на которых в результате строительства произошло снижение продуктивности.

Мероприятия по рекультивации временно занимаемых земель назначают в соответствии с техническими условиями, выданными землепользователями и землеустроительными организациями. Рекультивация нарушенных земель проводится с целью последующего их использования. В нашем случае в сельскохозяйственном направлении, т.е. создание на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий;

Определение рациональных видов и направления рекультивации должны базироваться на совокупном учете следующих факторов: климата, рельефа, почвенного покрова, растительности, геологии, гидрологии, гидрогеологии, хозяйственных и санитарно-гигиенических условий с учетом перспектив развития района, технологии и комплексной механизации земляных и транспортных работ, экономической целесообразности рекультивационных работ.

Система разработки и транспортировки грунта из-под основания насыпей, временных зданий и сооружений, на площадях, занимаемых выемками, землевозными дорогами и строительными площадками, должна обеспечивать селективную выемку, складирование и хранение плодородного слоя в объемах, предусмотренных проектом для использования его при восстановлении нарушенных или для повышения плодородия малопродуктивных земель. При снятии, складировании и хранении плодородного слоя почвы принимают меры, исключающие ухудшение его качества, а при длительном хранении - меры, предотвращающие размыв и выдувание складированного плодородного слоя почвы. Поверхности отвалов закрепляют посевом трав или другими способами.

Снятие плодородного слоя почвы производят в теплый и сухой период года; на участках, занятых сельскохозяйственными культурами, - после уборки урожая. Перед снятием плодородного сдоя почвы проводят подготовительные работы по удалению пней, кустарников, валунов и т.д.

Земляные участки, подготавливаемые для использования в сельском хозяйстве, должны быть спланированы, покрыты плодородным слоем почвы, удобны для выполнения сельскохозяйственных работ с применением современных средств механизации.

Биологический этап рекультивации:

Биологическая рекультивация является завершающим этапом восстановления нарушенных земель. Цель биологической рекультивации - восстановление плодородия рекультивируемых земель. Выбор способов биологической рекультивации определяется климатической зоной, экономической целесообразностью, условиями распределения почв, их свойствами и составом. Пригодность нарушенных земель для использования в сельском хозяйстве определяется на основании: лабораторных исследований, проведения полевых и вегетационных опытов, наблюдений за самозарастанием.

Период биологического этапа рекультивации нарушенных земель устанавливают с учетом: мощности и качества нанесенного плодородного слоя почвы и потенциально-плодородных пород, биологических особенностей возделываемых культур и последующего хозяйственного использования рекультивируемых земель, условий увлажнения.

Продолжительность биологического этапа рекультивации составляет на землях с нанесенным плодородным слоем под сенокос - 4-6 лет;

Таким образом, на нашем участке 18 га, временным расположением вахтового поселка был нарушен 1 га земли. После окончания строительства, вывоза техники и сооружений, а также песчанно-гравийной смеси, нужно снять остатки песчанно-гравийной смеси и верхнюю часть плодородного слоя (в нашем случае 0,1м. из 0,3м.), так как верхний слой почвы был уплотнен, и вывезти на ближайший карьер.

1га = 10000м2. 10000м2 х 0,1м = 1000м3.

Также мы имеем 60м2 переуплотненной почвы, так как для подъезда к вахтовому поселку образовалась дорога. Уплотненная почва уменьшает скорость проникновения воды к корням растения. Кроме того, уплотненная почва уменьшает свободное пространство, необходимое для роста корней, из-за чего их рост останавливается. И если плохого дренажа, избытка воды, которая не может впитаться, и плохой аэрации недостаточно, чтобы убедить вас во вреде уплотненной почвы, то сильная эрозия заставит вас думать иначе. Вода, попадающая на поверхность почвы, стекает в другое место, так как твердая плотная почва не позволяет ей проникнуть внутрь.

Уплотненную почву необходимо разрыхлить, если есть необходимость, то также покрыть плодородным слоем почвы.

Далее наступает биологический этап рекультивации. Восстановление плодородия осуществляется путем внесения органических и минеральных удобрений, проведения необходимых мелиоративных мероприятий, посева различных сельскохозяйственных культур, применения специальных севооборотов и приемов агротехники.

Российский Государственный Университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Студент гр. ______________________________________________________________________

Фамилия, И., О. __________________________________________________________________

Срок сдачи_______________________________________________________________________

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема проекта_____________________________________________________________________

Исходные данные________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

Графический материал___________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

Дополнительные указания_______________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

Задание: выдал _______________________________________принял____________________

(подпись руководителя проекта) (подпись студента)

“______”__________________1999г.

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА ИМ. И.М. ГУБКИНА



Факультет экономики и управления

Кафедра сооружения газонефтепроводов и хранилищ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

НА ТЕМУ: “Технология и организация строительства промысловых газонефтепроводов”.

Студент Кудрин К.И. _______________________________

(подпись)

Руководитель

проекта доц. Курепин Б.Н. ______________________________

(подпись)

Оценка за:

ритмичность работы_________________________

пояснительную записку______________________

графическую часть__________________________

защиту проекта_____________________________

Итоговая оценка:__________________________________

Подпись членов

комиссии: _________________________

_________________________

_________________________

Москва, 1999 г.

Введение

Выбор трасс промысловых нефтепроводов

Транспорт, применяемый при обустройстве нефтегазопроводов

Технология сооружения промысловых трубопроводов

Подготовительные работы

Земляные работы

Сварочно-монтажные работы

Антикоррозийная изоляция промысловых трубопроводов, укладка их в траншею. Промывка и испытание трубопроводов

Контроль качества строительно-монтажных работ

Охрана окружающей среды при обустройстве нефтяных и газовых месторождений

Экономическая эффективность сооружения нефтегазопромыслов.

1.ВВЕДЕНИЕ

Нефтегазопромысловое строительство, являясь одним из видов промышленного строительства, обладает в то же время особенностями. Объекты обычно сооружаются одновременно с разбуриванием площадей месторождений, т. е. строительно-монтажным организациям приходиться, как правило, работать в условиях действующего предприятия. Расcредоточенность и малообъемность промысловых объектов требуют комплексного обустройства с синхронным завершением строительства наземных и линейных сооружений.

В нефтегазопромысловом строительстве широко применяют специализированное оборудование, машины, механизмы, инструменты, приспособления, обеспечивающие высокие темпы.

Разработка и внедрение новых структур управления, автоматизированных информационных систем контроля – также и газовых месторождений.

Огромное значение имеет разработка и осуществление мер по защите природы, анализ взаимодействия обустройства нефтегазопромыслов с окружающей средой. В этой связи программа освоения месторождений должна включать технологические процессы, отвечающие современным требованиям по очистке сточных вод, выбросов в атмосферу, сбору, транспортировке и переработке промысловых отходов, автоматизированные системы контроля за состоянием окружающей среды.

2.ВЫБОР ТРАСС ПРОМЫСЛОВЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ

На основании комплексного проекта разработки нефтяного или газового месторождения осуществляют выбор трасс трубопроводов. При выборе трасс промысловых трубопроводов широко применяют математические методы проектирования по нескольким критериям оптимальности, в качестве которых принимают приведенные затраты при сооружении, техническом обслуживании и ремонте трубопроводов при эксплуатации, включая затраты на мероприятия по обеспечению сохранности окружающей среды, а также металлоемкость, конструктивные схемы сбора нефти и газа, сроки строительства, очередность ввода скважин на месторождении или ПХГ и др. при поиске наиболее экономичных трасс используют крупномасштабные карты, материалы аэрофотосъемки и съемки земной поверхности, проводимые с искусственных спутников. Промысловые трубопроводы в основном прокладывают в технических коридорах (группами).

При выборе трасс учитывают факторы, влияющие на сейсмостойкость промысловых трубопроводов, условия строительства с тем, чтобы обеспечить применение наиболее эффективных, экономных и высокопроизводительных методов производства строительно-монтажных работ, эксплуатационную надежность трубопроводов и сооружений, максимальную сохранность окружающей среды. Необходимо также учитывать перспективное развитие месторождения, а при выборе трасс коллекторов (трубопроводов, транспортируемых продукт от пунктов подготовки (сбора) до головных сооружений) и учитывать затраты на сооружение перекачивающих станций.

На вечномерзлых грунтах следует по возможности избегать участки с подземными льдами, наледями, буграми пучения, проявлениями термокарста, косогоров с льдонасыщенными, глинистыми и переувлажненными пылеватыми грунтами. Основным принципом использования вечномерзлых грунтов в качестве основания для промысловых трубопроводов и их сооружений является принцип, при котором вечномерзлые грунты оснований следует использовать в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации трубопровода. С этой целью разрабатывают проектами специальные мероприятия (типы прокладки, теплоизоляция и др.), обеспечивающие надежность строительства и эксплуатации трубопровода.

Не допускается прокладка промысловых трубопроводов через населенные пункты, специальными нормами регламентируют минимальное расстояние от оси подземных промысловых трубопроводов различного назначения до объектов, зданий и сооружений.

По данным комплексного проекта разработки месторождения одновременно с выбором трасс промысловых трубопроводов производят также выбор площадок наземных сооружений (ДНС, УПН, товарных парков, ГПЗ и др.) и с учетом режима разработки месторождения (с ППД или без ППД).

Трассу промысловых трубопроводов и расположение наземных сооружений необходимо выбирать на основе детального изучения и специальных изысканий, которые проводят на закарстованных территориях. К таким районам относятся территории, в геологическом разрезе которых присутствуют растворимые горные породы. Освоение нефтяных и газовых месторождений в таких районах оказывает влияние на естественные условия картообразования. Необходимо учитывать состав карстующихся пород. Карбонатный карст широко распространен на территории Урала, Прикамья, Сибирской платформы.

Мероприятия по снижению влияния строительства трубопроводов на ход карстообразования заключается в предотвращении повышения обводненности карстующихся пород, изменения состояния покрывающей толщи и выборе конструкции линейного сооружения. Такими мероприятиями могут быть, например:

планировка территории строительства с минимальной срезкой пород, обеспечивающая быстрый отвод атмосферных вод со строительной площадки;

рекультивация полосы строительства;

исключения сброса воды из трубопроводов при промывке и гидравлических испытаниях на территории с карстующимися породами;

тампонирование поверхности карстовых форм водоупорным материалом;

покрытие водонепроницаемым материалом участков развития открытого карста;

искусственное закрепление рыхлых грунтов покровной толщи;

производство земляных работ без применения взрывов;

прокладка трубопроводов с минимальным заглублением – наземным или надземным способом

отнесение участков трубопроводов к категории не ниже 2-й;

для промысловых трубопроводов, предназначенных для транспорта жидких продуктов или тяжелых газов, проектирование аварийных задвижек на границах территории распространения карста;

организация наблюдений за полосой строительства и своевременное проведение ремонтно-восстановительных работ на сооружениях.

Для назначения комплекса противокарстовых мероприятий необходимы подробные данные инженерно-геологических особенностей участка строительства, технологии строительства и эксплуатации промысловых трубопроводов.

3.ТРАНСПОРТ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ ПРИ ОБУСТРОЙСТВЕ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВ

При обустройстве нефтяных и газовых месторождений применяют наряду с широко используемыми в строительстве автомобилями и тракторами специализированный автомобильный транспорт, а также другие самоходные строительные машины для доставки грузов на строительную площадку или трассу промысловых трубопроводов. Грузовые автомобили обладают хорошей маневренностью, сравнительно большой скоростью передвижения, достаточно проходимы, пригодны для работы с прицепами и полуприцепами, могут быть оснащены специальными кузовами для перевозки различных грузов, в том числе контейнеров, и дополнительными механизмами, облегчающими их погрузку и разгрузку.

Для перевозки по автомобильным дорогам битума или битумной мастики в горячем состоянии от битумоплавильных потоков к месту изоляции промысловых трубопроводов, а также к стройплощадкам предназначаются битумозаправщики. На раме автомобиля установлена цистерна, к нижней части которой прикреплен битумный насос, соединенный с цистерной и битумной магистралью. Магистраль заканчивается гибким металлическим рукавом, через которой выдается и всасывается мастика. Теплоизолированная цистерна обогревается двумя стационарными горелками, работающими на тракторном керосине. Для обогрева битумного насоса используются выхлопные газы автомобиля. Насос и битумную магистраль прогревают переносной горелкой.

При строительстве наземных сооружений нефтегазопромыслов перевозится большое количество грузов разных видов и назначений. При этом трудоемкость и стоимость транспортных и погрузочно-разгрузочных работ очень высокая. Поэтому правильный выбор и рациональная организация работы транспорта имеют решающее значение для ускорения темпов строительства и снижения его стоимости. Например, для транспортировки тяжелых и громоздких узлов используют автомобильные прицепы и трейлеры. Трубопроводные блоки и секции межцеховых коммуникаций, промысловых трубопроводов перевозят на прицепах, автомобильных и тракторных плетевозах, с устройствами, обеспечивающими проектное опирание блоков и надежность их крепления.

Плетевозы предназначены для транспортировки трубных секций от трубосварочных баз до стройплощадки, трассы промылового трубопровода. Для перевозки труб длиной 12 м и диаметром 325 – 1420 мм и трубной секций длиной до 36 м по дорогам с твердым покрытием, грунтовым и труднопроходимым, включая бездорожье, предназначены плетевозы грузоподъемностью 3,5 т на базе автомобилей ЗИЛ-131. Существуют плетевозы и на базе автомобилей УРАЛ-375Е, УРАЛ-4320 грузоподъемностью соответственно 9 и 12 т грузоподъемностью 19 и 24 т для перевозок труб длиной 12 м, диаметром 530 – 1420 мм и трубных плетей длиной до 36 м.

Транспортные средства, способные перемещаться по заболоченной местности в летний период и по глубокому снегу зимой, - снегоходы находят широкое применение при обустройстве нефтяных и газовых месторождений Крайнего Севера и Сибири нашей страны.

При перевозках и монтаже тяжелого оборудования, при строительстве буровых, линий электропередачи, сооружений трубопроводов и других объектов применяют вертолет МИ-26. Он характеризуется большой грузоподъемностью и может транспортировать на расстоянии до 500 км следующие виды специальной техники: бульдозеры, трелевочные тракторы, корчеваторы, рыхлители, экскаваторы, водоотливные установки, трубоукладчики и сварочное оборудование, очистные и изоляционные машины и др. структура приведенных затрат (в %) при транспортировке грузов и выполнение монтажных работ дана в таблице 1, где видно, что удельные капитальные вложения составляют не более 4,2 % от общих приведенных затрат. Если себестоимость одинакова, то приведенные затраты отличаются не более чем на 0,3%.

Таблица 1.

Приведенные затраты (%) при транспортировке грузов и выполнении монтажных работ

Составляющие приведенных затрат	Дальность транспортировки грузов, км			Затраты летнего времени при монтаже, ч
	20	100	200	7	15	30
Себестоимость работ Капиталовложения
Всего	100	100	100	100	100	100

Однако прямые затраты на транспортировку грузов вертолетами значительно превышают расходы на перевозку грузов наземными видами, в частности автомобильным транспортом. В связи с этим, вертолеты целесообразно применять в основном при относительно небольших объемах транспортных работ, по сравнению с общими объемами доставки грузов на трассу или стройплощадку. С увеличением расстояния затраты на перевозку грузов вертолетом увеличиваются, а эффективность их использования снижается. Опыт показал, что для доставки грузов на сосредоточенные объекты в труднодоступной местности вертолеты наиболее эффективны при дальности перевозки 70 – 120 км. Для транспортировки грузов большой массы возможно использование и дирижаблей. В настоящее время ведутся опытные и исследовательские работы по созданию и применению этого вида транспорта в практических целях.

4.ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

В зависимости от назначения каждый вид промыслового трубопровода имеет свои особенности, которые следует учитывать при их сооружении.

Анализ применяемых технологических схем, экспериментальные и производственные исследования с учетом обобщения отечественного зарубежного опыта при строительстве промысловых трубопроводов позволяют отметить принципы, положенные в основу строительства промысловых трубопроводов:

осуществления подготовительных работ;

сооружение переходов через искусственные и естественные препятствия;

транспортные и погрузочно-разгрузочные работы;

сварочно-монтажные работы и гнутье труб;

земляные работы;

сооружение устройств электрохимзащиты;

монтаж запорной арматуры и ликвидация технологических разрывов;

очистка полости и испытание промысловых трубопроводов.

Важное значение для ускорения строительства промысловых трубопроводов, особенно в сложных природно-климатических условиях Западной Сибири и Крайнего Севера имеет применение гибкой технологии сооружения промысловых трубопроводов, эффективность работы промысловых потоков.

5.ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

В подготовительный период при разработке проекта производства работ должны быть выявлены факторы, влияющие на изменение технологии, на основе анализа существующей технологии, результатов теоретических и экспериментальных исследований. Определяются максимальные величины удельного веса объемом строительства в зависимости от диаметров, назначения промысловых трубопроводов и общего объема строительства по промыслу.

В зависимости от максимального удельного веса по диаметру определяется технология строительства для данного объема и в зависимости от удельного веса трубопроводов по назначению эта технология уточняется и определяются способы производства работ.

Особое место в проведении подготовительных работ занимает подготовка трассы промыслового трубопровода, которая называется строительной полосой. Существуют утвержденные нормы отвода земель. Согласование отвода земель со всеми заинтересованными организациями осуществляется проектной организацией. Подготовка трассы промыслового трубопровода включает следующие основные элементы: приемку трассы от заказчика, обследование ее, сведение леса и корчевку пней, планировку полосы отвода, срезку грунта на подходах к оврагам и болотам, устройство вдоль трассового проезда. Весь почвенный слой должен быть уложен и отвал вдоль полосы с таким расчетом, чтобы после окончания строительства почву можно было уложить в исходное положение. Существуют различные технологические схемы расчистки трассы от лесной растительности в зависимости от характеристик лесного массива, грунтовых условий, средств механизации.

При расчистке трасы от лесной растительности основными операциями является валка, транспортировка поваленных деревьев и корчевка пней. Эта работа выполняется специальной бригадой из 9-12 человек, оснащенных специальными машинами и механизмами.

На грунтах со слабой несущей способностью, на участках трассы с вечномерзлыми просадочными грунтами, болотах и заболоченных участках, на мелкодисперсных сильно увлажненных грунтах сооружаются временные дороги для обеспечения бесперебойного передвижения автомобильного транспорта и строительных машин механизированных колонн в процессе строительства промысловых трубопроводов. Дорожная конструкция устанавливается проектом производства работ в зависимости от несущей способности грунтов, наличия дорожно-строительных материалов, сроков строительства.

Ширина проезжей части дороги (в м) может быть определена по следующей формуле:

где с – ширина предохранительной полосы между внутренней гранью колесоотбойного бруса и наружной частью транспортного средства (плетевоза), принимают равной 0,4 мм; l – поперечный габарит (ширина) транспортного средства; m - зазор между транспортным средством и краном-трубоукладчиком, равной не менее 1,5 м; k – поперечный габарит (ширина) крана-трубоукладчика, равна 3,64 – 5,79 м (в зависимости от марки трубоукладчика).

Таблица 2.

Размеры колеи и поперечного габарита трубоплетивоза для перевозок секций труб

Диаметр трубопровода, мм	Марка	l,м	b,м
57 -426	ПВ-93 (Урал-375Е) ПВ-94 (ЗИЛ-131)
530-820	ПВ-93 (Урал-375Е)	2	2,5

Таблица 3.

Поперечный габарит (ширина) k кранов-трубоукладчиков для разгрузки секций труб

Диаметр трубопровода, мм	Марка
57 – 426
530 –820

Наиболее распространенными видами покрытий временных дорог является сборно-разборные покрытия, изготавливаемые в местах расчистки трассы от лесной растительности из бревен длиной 6 м и толщиной 0,18 – 0,2 м.

Для районов безлесных с целью повышения несущей способности земляного полотна и снижения объемов отсыпаемого в насыпь грунта в основание дороги укладывают прослойку из нетканого синтетического материала (НСМ). Сооружение лежневых дорог осуществляется в два этапа: на 1 этапе сооружается основание дороги из порубочных остатков и лежней и поверх него укладывают бревенчатый настил; на 2 этапе устраивается грунтовое покрытие, которое осуществляется после окончания сооружения на всей длине лежневой дороги основание с бревенчатым настилом.

В районах с устойчивыми отрицательными температурами сооружаются зимние дороги методом промораживания естественного основания и устройства снежного дорожного покрытия путем периодического уплотнения свежевыпавшего снега.

6.ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

Основным видом земляных работ при сооружении промысловых трубопроводов – это работы, связанные с устройством траншей для укладки трубопровода. Методы разработки траншей зависят от диаметра трубопровода, геотехнических характеристик грунтов, шельфа местности трассы, наличия комплексов землеройных машин и технико-экономических показателей их применения.

В нормальных условиях траншеи разрабатывают роторными экскаваторами, обеспечивающими одинаковую форму сечения, траншеи на всем ее протяжении. При сильно увлажненных грунтах, на участках кривых вставок, при скальных грунтах применяют одноковшовые экскаваторы. Размеры и профили траншеи также зависят от диаметра трубопровода, рельефа местности, очертания в плане, способа закрепления трубопровода в проектное положение.

Разработка траншей при сооружении промысловых трубопроводов в условиях мерзлоты в основном осуществляются традиционными способами. Роторными экскаваторами разрабатываются траншеи до мерзлого грунта, затем для защиты грунта от промерзания (для засыпки готового трубопровода) и удобства работы землеройной техники траншею вновь засыпают с помощью бульдозера. Непосредственно перед укладкой промыслового трубопровода экскаватором вновь разрабатывают траншею, но уже полного профиля. При значительной прочности грунта перед экскаватором осуществляют его рыхление механическим способом или взрывным способом, при котором доработка траншеи до проектного профиля производится одноковшовым экскаватором.

Технология земляных работ в мерзлых грунтах, основанная на физико-механических расчетах взрывного воздействия на грунт зарядов взрывчатых веществ, обеспечивающих рыхление грунта с минимальным отклонением от контура траншеи и с заданной степенью дробления, включает в себя механическое заряжение шпуров и их забойку; применение защитных укрытий, предотвращающих разлет породы и обеспечивающих дополнительное дробление грунта, однократный проход техники, разрабатывающий грунт по всему профилю траншеи.

Работы по строительству промысловых трубопроводов в пустынных местностях, учитывая высокие температуры воздуха, целесообразно осуществлять преимущественно в осенне-зимне-весенний периоды, а при необходимости вести работы летом, - выполнять их только в вечернее и ночное время.

Разрыв между земляными и изоляционно-укладочными работами должен быть минимальным во избежание выдувания отвала грунта и заноса траншей песком. Отметки среза траншеи промыслового трубопровода устанавливаются проектом с учетом действующих переменных отметок «перемещающихся песков».

Засыпка траншей является конечной операцией сооружения трубопровода, которая выполняется минеральным грунтом в любое время года сразу же после окончательной укладки трубопровода в траншею.

7.СВАРОЧНО-МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ

На строительстве промысловых трубопроводов применяют две схемы организации выполнения сварочно-монтажных работ:

базовая схема организации сварочно-монтажных и изоляционных работ;

полевая схема, осуществляется при небольших объемах работ и при соответствующем технико-экономическом обосновании.

При поточной варке секций труб промысловых трубопроводов в основном используют ручную дуговую сварку. Применяют и стыковую сварку оплавлением непрерывной нитки трубопровода с использованием комплекса Север-1. Производительность такой установки составила 1 км готового трубопровода в смену.

При сварке промысловых трубопроводов должны применяться трубы, соединительные детали, электроды, соответствующие требованиям государственных стандартов и технических условий.

В зависимости от типа сварочного соединения и рабочих параметров промысловых трубопроводов допускается применять следующие способы сварки плавлением:

Ручную дуговую специально регламентированными электродами;

Автоматическую дуговую под слоем флюса;

Ручную аргонодуговую;

Полуавтоматическую дуговую в среде углекислого газа;

Порошковой проволокой с принудительным формированием сварочной ванны;

газовую ацетилено-кислородную.

Для сварки каждым способом должны быть разработаны операционные технологические карты. Однокосная разделка кромок труб осуществляется как механической обработкой, так и газовой резкой с последующей зачисткой шлифовальной машинкой. Двухкосная разделка позволяет экономить сварочные материалы, облегчает выполнение облицовочных швов.

Зазор в стыках труб в зависимости от вида покрытия и применяемых электродов должен соответствовать следующим данным:

Электроды с покрытием целлюлозным основным и рутиловым

Диаметр электрода, мм 3 4 2 – 2,5; 3 – 3,25

Зазор, мм 1,5 - 1,5 –3 1,5 - 2 – 3

Смещение кромок для бесшовных труб не должно превышать 2 мм. Смещение кромок электросварных труб не должно превышать 20% нормальной толщены стенки, но не более 3 мм. Перед сборкой под сварку бесшовных труб рекомендуется провести селективный подбор концов труб. Концы труб, не обеспечивающие требуемой точности сборки стыков под сварку, могут быть расточены или откалиброваны.

Калибровку (раздачу) выполняют с целью уменьшения эллиптичности концов труб и уменьшения поля допуска по диаметру. При проведении этой операции торцы труб не должны быть выведены за пределы допусков по наружному диаметру.

Сортировку труб выполняют в два этапа. На первом этапе измеряют внутренний диаметр труб и их маркируют. На втором этапе выполняют раскладку труб в штабеля по подгруппам в зависимости от маркировки концов каждой трубы.

8.АНТИКОРРОЗИЙНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, УКЛАДКА ИХ В ТРАНШЕЮ. ПРОМЫВКА И ИСПЫТАНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ

Важной актуальной задачей повышения надежности функционирования промысловых трубопроводов является повышение эффективности защиты их от коррозии. Как уже отмечалось, более трети отказов трубопроводных систем происходит из-за коррозии, причем число коррозийных отказов в южной зоне страны в 3,5 раза выше, чем в средней полосе. Эффективность функционирования комплексной защиты промыслового трубопровода от коррозии определяется научными разработками; нормативным обеспечением; изоляционными материалами, конструкциями, средствами электрохимзащиты; качеством строительства и эксплуатации.

Около половины брака появляется при нанесении изоляционных покрытий. Плохая очистка и влажность поверхности трубопровода является основной причиной неудовлетворительной прилипаемости покрытий. Намотка изоляционной пленки без захлестов, гофрообразование (в результате неправильного натяжения пленки при намотке), сдиры при укладке, засыпка комками (в том числе мерзлым неизмельченным грунтом), укладка на неподготовленное дно траншеи является основными причинами нарушения надежности покрытия. Одним из основных условий повышения надежности комплексной защиты является тщательный контроль всех технологических операций в период строительства, осуществление входного контроля качества изоляционных материалов, обеспечение требуемого уровня контроля всего комплекса работ по антикоррозионной защите.

При антикоррозионной защите промысловых трубопроводов применяют следующие изоляционные покрытия:

полиэтиленовые, наносимые в заводских условиях методом экструзии или напыления;

эпоксидные, наносимые в заводских условиях методом напыления в электрическом токе порошковой эпоксидной краски;

битумо-резиновые или битумо-полимерные;

покрытия из липких полимерных лент.

Выбор типа и конструкции изоляционного покрытия осуществляется, исходя из конкретных условий прокладки промысловых трубопроводов, температурного режима эксплуатации, диаметра труб и соответствующих технико-экономических обоснований.

Технология базовой изоляции промысловых трубопроводов мастичными покрытиями включает:

хранение и подготовку изоляционных материалов (мастики, грунтовки, стеклохолста, защитной обертки);

подготовку изолируемой поверхности труб и секций (очистка от грязи, ржавчины, наледи, сушка и подогрев);

нанесение изоляционного покрытия (огрунтование, сушка слоя грунтовки, нанесение изоляции, охлаждение);

внутрибазовые погрузки, разгрузки, перевозки и хранение изолированных труб и трубных секций на складе.

При изоляции промысловых трубопроводов непосредственно в трассовых условиях в качестве изоляционных материалов могут быть также использованы либо мастики на битумной основе, либо липкие полимерные ленты. Сушка и подогрев трубопровода в трассовых условиях осуществляется с помощью специальных сушильных установок, перемещаемых по трубопроводу путем буксировки их одним из кранов-трубоукладчиков механизированной колонны. Расстояние между кранами-трубоукладчиками и машинами в колонне зависят от диаметра трубопровода. Рациональные расстояния в колонне при трассовой изоляции при трассовой изоляции приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Рациональное расстояния между кранами-трубоукладчиками и машинами в колонне при трассовой изоляции трубопровода.

Диаметр трубопровода, мм	Число кранов-трубоукладчиков	Расстояния, м
			t	t1
57-114	2	8-12	3-5	6-10
168-219	2	10-15	4-6	4-6
273-426	2	12-17	4-6	5-8
530	2	12-20	4-6	6-10
720-820	2	15-23	4-6	8-12

Рис. 1 Технологическая схема производства изоляционных работ раздельным способом для трубопроводов различных диаметров:

а - диаметр 57-820 мм; б – 1020-1220 мм.; в – 1420 мм. t1 – расстояние от крана трубоукладчика до сушильной установки; t – расстояние от кранов-трубоукладчиков до трубоочистной или трубоизоляционной машины; l – расстояние между кранами-трубоукладчиками; СТ – сушильная установка; ОМ – очистная машина; ИМ – изоляционная машина.

Все технологические операции с изолированными трубами должны выполняться механизмами, исключающими прямой контакт с твердыми предметами: металлическими частями кранов, трубоукладчиков, монтажных приспособлений (троллейных подвесок, захватов, траверс), покатей, накопителей, отсекателей, вращателей и роликоопор трубосварочных баз, а также коников трубопровозов-плетевозов и других машин.

Во избежание порчи изоляционного покрытия перечисленное оборудование должны быть специальным образом подготовлено к работе с помощью эластичных резиновых прокладок, обшивок из мягких материалов (дерева, войлока и др.), а также в виде штампованных бандажей и вкладышей, из полимеров.

Изоляция стыков труб осуществляется следующими конструкциями покрытий:

ленточное, которое состоит из слоя грунтовки, двух слоев полимерной изоляционной липкой ленты и одного слоя защитной полимерной обертки; допускается слой полимерной обертки заменять липкой полимерной лентой;

муфтовое или манжетное, состоящее из термоусадочной полиэтиленовой основы со слоем клея на внутренней стороне; термоусадочной ленточное, состоящее из одного слоя термоусадочной ленты и последующего слоя липкой ленты, нанесенной спирально по грунтовке с полным перекрытием термоусадочной ленты.

Работы по ликвидации технологических разрывов после изоляционно-укладочных работ на трассе промыслового трубопровода выполняются специализированным звеном в составе 7 – 9 человек. Производительность звена зависит от диаметра сооружаемого трубопровода и равна 1 –3 разрывами в сутки.

Продувка трубопровода осуществляется сжатым без пропуска (для трубопроводов диаметром до 219 мм) и с пропуском (для трубопроводов диаметром свыше 219 мм) металлических очистных поршней или эластичных разделителей. При промывке трубопровода водой работы осуществляются в три этапа: подготовка участка к промывке; заполнение водой полости перед разделителем; пропуск разделителя в потоке воды.

Из применяемых способов испытаний промысловых трубопроводов на прочность и герметичность наиболее безопасным и экономически целесообразным является гидравлический способ. При этом обеспечивается необходимое испытательное давление напорной среды. В условиях Крайнего Севера испытания трубопроводов небольшого диаметра и малой протяженности в зимнее время осуществляется жидкостями с пониженной температурой замерзания.

Теплоизолированные подземные и надземные трубопроводы диаметром 219 – 530 мм можно испытывать предварительно подогретой водой, однако этот способ вызывает необходимость изменения традиционной технологии и разработки новых методов тепловых расчетов, учитывающих нестабильность теплообмена в начальный период испытания.

Испытания осуществляются по утвержденным проектам производства работ и разработанным инструкциям, учитывающим наличие водоемов, характеристик применяемого оборудования, материалов труб, испытательных давлений, протяженности участков, вертикальных отметок местности по трасе трубопровода. При обнаружении в процессе испытания трубопроводов утечек или разрывов испытания прекращаются, дефектный участок трубопровода отсекается линейной арматурой, освобождается от избыточного давления и осуществляются ремонтные работы. При эксплуатации промысловых трубопроводов на месторождениях для борьбы с отложениями парафина и солей применяется периодическая очистка внутренней полости трубопроводов применением резиновых шаров (торпед).

9.КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ.

Для контроля качества общестроительных работ при обустройстве нефтегазопромыслов, организуются лаборатории, оснащенные специализированным оборудованием для контроля качества материалов, испытания образцов. Используются и полевые экспресс методы для контроля качества материалов. Широкое распространение получили методы контроля качества бетона без его разрушения. Эти испытания производят простыми и доступными способами (молотом К.П. Кашкарова или с помощью ультразвуковых приборов). Например, при ударе молотом К. П. Кашкарова по образцу или конструкции на бетоне остается отпечаток – вмятина. Одновременно такой же отпечаток получается на стальном эталоне с заранее известной твердостью. По отношению диаметров отпечатков по тарировочной кривой можно ориентировочно определить прочность бетона.

Специфика сооружения нефтегазопромыслов обусловливает исключительную важность системы инструментального контроля сварочных и изляционно-укладочных работ промысловых трубопроводов, а также работ при монтаже технологического оборудования наземных сооружений.

Для контроля сварных соединений труб на полустационарных базах предназначаются лаборатории ЛКС2-76. Контроль швов базах осуществляется неразрушающими методами (рентгеновским, магнитографическим и ультразвуковым). Кроме того, в лаборатории ЛКС2-76 можно проводить испытания на разрыв и изгиб образцов сварочного шва.

При контроле качества варочных стыков трубопроводов используют автоматизированные комплексы контроля АКП144 (« Парус») предназначен для контроля качества сварочных стыков трубопроводов методом панорамного просвечивания гамма- и рентгеновскими лучами непосредственно в нитке сооружаемого трубопровода при температуре окружающей воздуха от – 40 до +50 С.

Гидравлическое испытание определяет способность трубопровода удерживать давление, но оно не может определить места коррозии и другие дефекты. Магнитная инспекция определяет места коррозии и степень потери металла, но она не может выявить трещины в продольных швах или дефекты круговых сварочных швов.

Для выявления уже усталостных трещин, возникающих в основном металле труб и сварочных швах трубопроводов, применяют ультразвуковые дефектоскопические контрольно-измерительные установки. Современный уровень развития дефектоскопии промысловых трубопроводов характеризуется многообразием способов и технических средств неразрушающего контроля для обнаружения скрытых дефектов стенки трубы, сварных швов трубопроводных конструкций и других элементов трубопроводов.

Наиболее перспективным способом контроля качества сварных соединений является просвечивание рентгеновскими лучами, для этого применяются высокоавтоматизированные системы на основе импульсных рентгеноаппаратов. Их основные преимущества – это высокая производительность контроля, высокая проникающая способность излучения, достоверность выявления дефектов в сравнении с магнитографией, малое время экспозиции.

В процессе испытаний уложенных и засыпанных трубопроводов, в связи с отсутствием доступа к трубе снаружи, находят применение поршни с оборудованием на основе ультразвуковой дефектоскопии и с применением упругих волн.

Наиболее прогрессивными способами контроля напряженного состояния трубопровода является голографический способ и способ акустической эмиссии, которые обеспечивают наиболее полную измерительную информацию о размере дефекта, его местонахождении в трубе динамике роста, наличии деформаций и напряжений.

10.ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОБУСТРОЙСТВЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Сооружение объектов нефтегазопромыслов оказывает существенное влияние на окружающую природу, поэтому необходимо комплексное обеспечение экологической безопасности, учитывать уязвимость природной среды, не вступать в противоречия с естественными закономерностями, чтобы не вызвать необратимых процессов. Особенно это заметно в условиях освоения нефтяных и газовых месторождений Крайнего Севера, Западной Сибири, в зонах слабых с точки зрения экологической устойчивости и способности к самогенерации (тундровые биогеоценозы Ямбурга и Ямала). В настоящие время все проекты обустройства нефтяных и газовых месторождений включают в себя раздел «Охрана природы», однако более детально природоохранные мероприятия предусматриваются в проектах производства работ. При проектировании и подготовке проектов производства работ принимают непосредственное участие и такие специалисты, как геологи, географы, этнографы, биологи, экономисты, социологи.

В решении сложных вопросов экологии при обустройстве нефтепромыслов большая роль принадлежит научно-исследовательским организациям смежных отраслей промышленности.

В проектно-сметной документации обустройства предусматриваются специальные меры природоохранной инженерной подготовки, а также комплексные восстановительные работы (рекультивация), учитывающие особенности характера работ при обустройстве нефтяных и газовых месторождений. Природоохранных мероприятия, особенно при освоении месторождений северных районов, предусматривают долгосрочные планы и проекты и могут обусловить большие объемы капиталовложений, которые, на первый взгляд, могут казаться неоправданными, но в перспективе позволят избежать негативных последствий вмешательства в природные процессы, а также обеспечить высокую надежность и безопасность работы нефтегазопромысловых сооружений.

Освоение нефтяных и газовых месторождений резко выдвигает экологические проблемы в ряд важнейших, требующих глубокого и всестороннего изучения, превращения природоохранной деятельности в основной производственный компонент всех трудовых процессов.

При комплексном подходе к проблемам охраны окружающей среды на обустройстве нефтяных и газовых месторождений необходимо рассматривать не только собственно технологический уровень строительно-монтажных работ, но и все возможные факторы, связанные с освоением нефтяных и газовых месторождений.

Природоохранную программу условно можно подразделить на мероприятия, проектами производства строительно-монтажных работ, условиями эксплуатации объектов, зданий и сооружений.

Воздействие нефтегазопромыслового строительства на природу может привести к изменению нормального функционирования элементов окружающей среды, температурного режима грунтов, активизации геокриологических процессов, нарушению целостности почвенно-растительного слоя в зоне строительства сооружений, развитию эрозионных процессов, нарушению земельного фонда лесов, ухудшения состояния водных объектов. Эти явления могут привести к изменению среды обитания животных, рыб, ухудшению их воспроизводства.

Утечки нефти, газа, конденсата приводят к пожарам, нефть и конденсат, впиваясь в грунт, губят верхние слои почвы, при испытании их атмосфера загрязняется легкими углеводородами; в отдельных случаях нефть и конденсат непосредственно попадают в водоемы, при этом могут загрязняться и подземные воды. Загрязнителями окружающей среды при обустройстве газовых месторождений могут быть компоненты (природные газы: метан, этан и др.; выхлопные газы газоперекачивающих агрегатов, одорант); жидкости (пластовые конденсационные поверхностные воды, углеводородный конденсат, минеральные масла, метанол, диэтиленгликоль, органические кислоты, поверхностно-активные вещества). Химические реагенты, применяемые для подготовки воды и чистки технологической аппаратуры, другие вещества (ртуть, применяемая в расходомерах); твердые компоненты (гидраты углеводородов, строительного мусора, гранита, ржавчины, загрязненные нефтепродуктами).

В целях сокращения вредных выбросов в атмосферу и защиты окружающей среды проектами обустройства нефтяных месторождений, в том числе и с содержанием агрессивных компонентов в продукции скважин, предусматриваются следующие мероприятия:

применение однотрубной герметизированной системы сброса, транспорта и подготовки нефти и газа;

исключение постоянных выбросов на факел сероводородсодержащих углеродных газов;

проведение постоянного автоматического контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны в местах максимально возможного их появления;

автоматизация и телемеханизация технологических процессов, предусматривающая возможность аварийной ситуации;

ввод ингибитора коррозии в продукцию скважин;

применение коррозионно-стойкого нефтепромыслового оборудования;

использование труб с утолщенной стенкой для строительства промысловых и технологических трубопроводов;

прокладка трубопроводов должна осуществляться по возможности на малоценных или непригодных для сельскохозяйственных целей землях и лесах малоценных пород;

очистка бытовых, производственных и дождевых сточных вод, внедрение замкнутых систем водного хозяйства, без сброса сточных вод в водоемы, организация оборотных циклов;

утилизация очистных сточных вод путем их закачки в продуктивные горизонты с целью поддержания пластового давления;

устройство обвалования по периметру одиночных скважин, кустов скважин или группы скважин, резервуаров для нефти;

применение кустового метода бурения скважин;

рациональное решение генерального плана площадки строительства;

прокладка коммуникаций в коридорах, гидравлическое испытание их после монтажа, контроль сварки трубопроводов гамма - лучами;

сброс нефти и газа с предохранительных клапанов, замерных установок, сепараторов и других аппаратов, работающих под давлением, в дренажные емкости или на специальные свечи;

сброс с помощью инвентарных металлических поддонов утечек нефти при подземном ремонте скважин и отвод в дренажную канализационную емкость.

Воздействие строительства нефтегазопромыслов на природные комплексы может носить постоянный и временный характер. Временное воздействие нефтегазопромыслового строительства происходит непосредственно в процессе производства работ. Факторами временного воздействия являются большое количество различных отходов, образующихся при производстве работ, шумы от строительной техники и транспортных средств, загрязнение водоемов, рек, озер при прокладке трубопроводов, вырубка леса. Загрязнение и разрушение почвенного слоя может быть не только механическим и тепловым, но также микробиологическим, химическим, радиоактивным и радиохимическим.

Одним главным природоохранным мероприятий, которые будут также служить и повышению надежности работы нефтегазопромысловых сооружений на участках развитых суффозионно-карстовых явлений, могут быть:

непременное сохранение бронирующего чехла отложений на карстующихся породах;

восстановление дернового покрова и растительности, т. е. искусственное создание благоприятных условий для поверхностного, а не грунтового стока;

обязательная борьба с оврагами;

укрепление склонов, проведение противооползневых мероприятий.

Важным фактором является организация экологического контроля функции и объемы работ должны быть возложены не только на службу экологического контроля, но и на другие контролирующие и инспектирующие организации (службы контроля качества строительно-монтажных работ, технадзора заказчика, авторский надзор на строительстве природоохранных объектов, общественные организации, общества и др.).

Формы экологического контроля – мониторинг – способ постоянного наблюдения за динамикой развития экологической системы с использованием технических средств сбора и обработки информации, эффективно используется и при обустройстве нефтегазопромыслов. В системе мер защиты природы рационального использования ее ресурсов важное место занимает повышение уровня экологического образования и воспитания участников строительства.

11.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВ.

Из многих факторов, влияющих на повышение эффективности строительства объектов нефтегазопромыслов, следует прежде всего отметить следующее:

индустриализация строительства;

внедрение передовой технологии, механизация и автоматизация производственных процессов;

совершенствование организации труда, производства и управления.

Как показал опыт обустройства крупных нефтяных и газовых месторождений, одним из наиболее радикальных мер повышения экономической эффективности строительства явилось применение комплектно-блочного метода сооружения наземных объектов, а также разработка и внедрение индустриальных методов строительства промысловых трубопроводов. Научно-технический прогресс в строительстве объектов обустройствах месторождений оказывает влияние на повышение рентабельности за счет увеличения строительно-монтажных работ в единицу времени, сокращения сроков продолжительности строительства, снижение затрат живого труда, рационального использования сырья и материалов, сокращения амортизации и уменьшения условно-постоянных расходов. Комплексная механизация и автоматизация строительно-монтажных работ позволяет сократить затраты труда основных кадров и уменьшить амортизацию. Улучшение использования строительных машин и механизмов, внедрение специализированных машин, оборудования и транспорта также оказывают воздействие на повышение рентабельности строительства.

Комплексная система инженерно-экономической подготовки работ по обустройству нефтегазопромыслов, являющаяся составной частью организационно- технологической подготовки производства, в значительной мере способствует решению узловых проблем строительства. Она включает в себя предплановую и плановую подготовку строительства, управление всеми видами ресурсов при реализации плана, учет, контроль и анализ показателей плана строительства производства и оценку результатов его выполнения.

В районах сосредоточенного нефтегазового строительства дополнительный экономический эффект достигается и от внедрения новых организационных форм и структур управления за счет оптимального состава, рационального размещения и сбалансированного развития всех звеньев комплекса, установления взаимоувязанных как по горизонтали, так и по вертикали плановых заданий участникам строительства, более ускоренного внедрения в производство достижений в области науки и техники.

Результаты исследования подтверждают положение о необходимости системного рассмотрения промысловых объектов по следующей схеме: технология сооружаемого предприятия – технология строительного производства – техническое решение – организационная структура управления – управление строительством.

Список литературы:

М. Х. Хуснутдинов: Технология и организация обустройства нефтегазовых промыслов. – Москва, Недра, 1993.

М. Х. Хуснутдинов, В.Д. Шапиро: Технология и организация строительства наземных объектов нефтяной и газовой промышленности. – Москва, Недра, 1988.

Баталин Ю.П. и др.: Организация строительства магистральных трубопроводов. – Москва, Недра, 1983г.

5.45. Техническая рекультивация земель при строительстве линейных сооружений КЛС заключается в снятии плодородного слоя почвы до начала строительных работ, транспортировке его к месту временного хранения и нанесения его на восстанавливаемые земли после окончания строительных работ.

5.46. Рекультивация земель, нарушенных при строительстве, должна производиться в полном соответствии с проектом.

5.47. В проекте рекультивации земель в соответствии с условиями предоставления земельных участков в пользование и с учетом местных природно-климатических особенностей должны быть определены:

границы угодий по трассе кабельной линии связи, в которых необходимо проведение рекультивации;

толщина снимаемого плодородного слоя почвы по каждому участку, подлежащему рекультивации;

ширина зоны рекультивации в пределах полосы отвода;

место расположения отвала для временного хранения снятого плодородного слоя почвы;

способы снятия, транспортировки и нанесения плодородного слоя почвы и восстановления ее плодородия;

допустимое превышение нанесенного плодородного слоя почвы над уровнем ненарушенных земель.

5.48. Работы по снятию, транспортировке, организации хранения и нанесению плодородного слоя почвы производятся силами строительной организации; восстановление плодородия почв (внесение удобрений, вспашка, боронование посева, известкование и т.д.) производится землепользователями, которым передаются (возвращаются) эти земли, за счет средств, предусмотренных сметой на рекультивацию.

5.49. Снятие, транспортировка и нанесение плодородного слоя почвы должно производиться, как правило, до наступления устойчивых отрицательных температур. При необходимости производства работ в зимний период плодородный слой почвы должен быть снят и складирован до его промерзания. В исключительных случаях по согласованию с землепользователями и органами, осуществляющими государственный контроль за использованием земель, допускается снятие плодородного слоя почвы в мерзлом состоянии.

5.50. Для снятия с предварительным рыхлением плодородного слоя почвы в зимнее время могут применяться роторные траншейные экскаваторы или бульдозеры (типа ДЗ-27С). Глубина погружения ротора и других рабочих органов механизма рыхления не должна превышать толщины плодородного слоя почву.

5.51. При снятии, транспортировке, складировании и хранении плодородного слоя почвы следует принимать меры, исключающие ухудшение его качества (смешивание с подстилающими породами, загрязнение жидкостями, мусором и т.д.), а также предотвращающие размыв и выдувание. При необходимости хранения плодородного слоя почвы в отвале более трех месяцев поверхность отвала должна быть засеяна быстрорастущими травами.

5.52. Места для отвала плодородного слоя почвы не должны затопляться водой и должны быть расчищены от мусора.

5.53. Перед укладкой плодородного слоя почвы составляется акт о готовности поверхности с участием землеустроительных органов государственного контроля за использованием земель и землепользователя.

5.54. При прокладке кабелей (защитных проводов) ножевыми кабелеукладчиками на всю глубину прокладки, рекультивация земель не производится.

5.55. На участках трассы, где прокладка кабеля (защитных проводов) проектируется в предварительно разработанные механизированным или (при необходимости) ручным способом траншеи, проектом должны быть предусмотрены работы по снятию, транспортировке, хранению и нанесению плодородного слоя почвы.

5.56. Снятие плодородного слоя почвы должно производиться с полосы, равной ширине траншеи по верху плюс удвоенная ширина бермы, а также с мест возможного загрязнения и порчи. Размеры принимаются в зависимости от типа механизма, способа разработки траншеи, глубины и числа прокладываемых кабелей (защитных проводов). Размещение полосы рекультивации относительно оси траншеи, место расположения вынутого из траншеи грунта и плодородного слоя почвы и другие данные должны быть приведены в рабочей документации проекта (рис. 5.7).

5.57. Снятие и перемещение плодородного слоя почвы следует, как правило, производить бульдозером вдоль оси траншеи с выездом к полосе отвала под углом 45°. Полоса отвала снятого плодородного слоя почвы должна быть параллельна оси траншеи.

При невозможности использования механизмов снятие и перемещение плодородного слоя почвы производится вручную.

5.58. Работы по рекультивации земель на площадках строительства НУП (НРП) должны производиться в такой последовательности:

снятие плодородного слоя почвы и его складирование в соответствии с проектом рекультивации;

вывозка лишнего минерального грунта в места, согласованные с органами, предоставляющими земельные участки в пользование;

приведение отвалов минерального грунта в состояние, пригодное для дальнейшего использования в сельском или лесном хозяйстве по проекту рекультивации в соответствии с условиями отвода земель.

Рис. 5.7. Схема строительной полосы для рекультивации при рытье траншей вручную (а ) и экскаватором (б ):

1 - минимальная полоса, с которой снимается плодородный слой почвы (указывается в проекте); 2 - отвал плодородного слоя почвы; 3 - отвал минерального грунта из траншеи; 4 - траншея; 5 - кабель (защитный провод)

5.59. Срезка и перемещение плодородного слоя почвы в пределах площадки производится бульдозерами. Направление разработки и перемещение в отвал, а также последующее нанесение плодородного слоя почвы из отвала определяется проектом.

5.60. Рельеф спланированной поверхности после нанесения плодородного слоя почвы должен обеспечивать нормальную эксплуатацию машин при выполнении сельскохозяйственных и лесохозяйственных работ.

5.61. Приведение земельных участков в пригодное состояние должно производиться в процессе выполнения строительных работ, а при невозможности этого - не позднее чем в течение года после завершения строительства.

5.62. Контроль за правильностью выполнения работ по рекультивации земель осуществляется органами государственного контроля за использованием земель в соответствии с Положением, утвержденным Советом Министров СССР от 14 мая 1970 г. № 325.

5.63. Передача землепользователям рекультивированных земель оформляется актом в установленном порядке при участии представителей, землепользователей, органов, осуществляющих контроль за использованием земель и строительной организации.