Аварії на нафтогазових об'єктах — включають аварії при бурінні свердловин, видобуванні нафти і газу, транспортуванні флюїдів (нафтопроводи, газопровод), їх попередній переробці на нафтогазових промислах, на УКПГ та УКПН, НПЗ та ГПЗ.
Причини виникнення та класифікація аварій Свердловина є гідравлічною системою, що постійно перебуває під дією двох протилежно спрямованих тисків: пластового тиску флюїду в породі та гідростатичного тиску стовпа бурового розчину в стовбурі свердловини. Рівновага між ними є основною умовою безпечного буріння. Якщо гідростатичний тиск знижується нижче пластового — пластовий флюїд (нафта, газ або газо-водяна суміш) починає надходити у свердловину. Цей процес, відомий як газопрояв або «kick», є попередником аварії.
Неконтрольований вихід пластового флюїду на поверхню або у водне середовище називається відкритим фонтаном (blowout). Механізм його розвитку є самопідсилювальним: газ, що надходить у стовбур, зменшує густину бурового розчину, що ще більше знижує гідростатичний тиск і прискорює приплив флюїду. За відсутності своєчасного реагування цей процес набуває лавиноподібного характеру.
За характером прояву аварії на нафтогазових свердловинах класифікують наступним чином: — Відкриті фонтани — неконтрольований вихід нафти або газу на поверхню землі або на палубу морської платформи. Супроводжуються значним ризиком займання і вибуху. — Підводні викиди — вихід флюїду на морське дно без підйому на поверхню. Найбільш небезпечний тип з точки зору екологічних наслідків, оскільки нафта формує підводні шлейфи, недоступні для традиційних методів збирання. — Аварійні витоки з трубопроводів і підводного обладнання — менші за обсягом, але часто тривалі та важкодоступні. — Вибухи і пожежі — виникають як наслідок займання газу або нафти; знищують обладнання і перешкоджають ліквідації основної аварії. Причини аварій поділяють на технічні, організаційні та природні. До технічних належать: несправність протифонтанного обладнання (БОП), дефекти цементування обсадних колон, руйнування бурових труб. До організаційних: порушення технологічних регламентів, помилки персоналу, тиск на прискорення робіт на шкоду безпеці, недостатній незалежний нагляд. До природних: аномально високий пластовий тиск — несподівані геологічні ускладнення, урагани і шторми.
Особливу роль у виникненні аварій відіграє принцип «швейцарського сиру», сформульований дослідником техногенної безпеки Джеймсом Різоном: жодна одиночна відмова не призводить до катастрофи, але збіг кількох одночасних «дірок» у різних бар'єрах безпеки відкриває шлях для аварії. Саме цей принцип блискуче проілюструвала катастрофа Deepwater Horizon.
Найбільші аварії у світовій практиці нафтовидобутку Аналіз найбільших нафтових катастроф дозволяє виявити повторювані закономірності в їх причинах і наслідках та обґрунтувати системний характер екологічної небезпеки галузі.
Ixtoc I (Мексика, 1979—1980). Під час буріння розвідувальної свердловини у Мексиканській затоці стався газопрояв, що призвів до руйнування бурової вишки і некерованого відкритого фонтану. Упродовж 290 діб у затоку надійшло близько 3,3 млн барелів нафти. Для ліквідації знадобилось буріння двох рятівних свердловин — метод, що став стандартом після Deepwater Horizon. Аварія завдала масштабної шкоди рибальству Мексики і США, але не спричинила кардинальних змін у регулюванні галузі.
Exxon Valdez (Аляска, США, 1989). Посадка нафтового танкера на рифи Принца Вільяма спричинила розлив близько 257 000 барелів нафти й забруднення 2 100 км узбережжя. Наслідки виявились надзвичайно тривалими: залишки нафти в прибережному ґрунті фіксували через 25 років. Загинуло від 100 000 до 250 000 морських птахів, тисячі морських видр, сотні тюленів і орланів. Ця аварія спонукала США ухвалити Закон про забруднення нафтою 1990 року (Oil Pollution Act).
Пожежі нафтових свердловин у Кувейті (1991). Під час відступу іракська армія підпалила понад 600 нафтових свердловин. Пожежі тривали дев'ять місяців; стовпи чорного диму піднімались на висоту до 5 км, охоплюючи регіон площею кількох мільйонів квадратних кілометрів. Нафтові «озера» на поверхні пустелі займали площу близько 50 км². Наслідком стало масштабне забруднення ґрунтів, підземних вод і атмосфери Перської затоки.
Порівняльна характеристика найбільших аварій
Аналіз наведених катастроф свідчить про те, що екологічна небезпека нафтогазових об'єктів не є випадковою чи поодинокою — вона має системний характер і зумовлена комплексом взаємопов'язаних чинників.
По-перше, нафта є стійким хімічним забруднювачем. Потрапляючи у водне середовище, вона утворює поверхневу плівку, що блокує газообмін між атмосферою і водою, поглинає сонячне проміння і підвищує температуру поверхневого шару. Важкі фракції нафти осідають на дно, де зберігаються роками. Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — найтоксичніша компонента нафти — є канцерогенами, мутагенами і тератогенами; вони накопичуються в жирових тканинах організмів і передаються харчовими ланцюгами. По-друге, морські екосистеми є особливо вразливими до нафтового забруднення. Прибережні болота, мангрові зарості і коралові рифи — найпродуктивніші біотопи океану — є одночасно найбільш доступними для нафти і найповільнішими в самовідновленні. Личинки і мальки більшості промислових видів риб і морепродуктів розвиваються саме в цих зонах, тому нафтовий розлив у сезон нересту може підірвати кілька поколінь виду одночасно. По-третє, зростання глибоководного нафтовидобутку якісно змінює профіль ризику. На глибинах понад 1000 метрів умови аварії принципово інші: тиск сягає сотень атмосфер, температура близька до нуля, формуються газові гідрати, нафта утворює підводні шлейфи. Ці фактори роблять ліквідацію витоків технічно надскладним завданням і різко збільшують тривалість неконтрольованого викиду.
Зазначені чинники пояснюють, чому навіть технічно відносно невеликі аварії здатні спричиняти непропорційно великі екологічні наслідки, а катастрофи на кшталт Deepwater Horizon набувають рис довготривалого екологічного лиха.
Стандарти екологічної безпеки в нафтогазовій галузі Катастрофи (зокрема, найбільша - Deepwater Horizon) стали потужним каталізатором реформ у сфері регулювання морського нафтовидобутку — як у США, так і на міжнародному рівні.
Реорганізація регуляторних органів США. Mineral Management Service (MMS), що поєднував суперечливі функції збирання роялті і технічного нагляду, був розпущений і замінений трьома незалежними агентствами: Bureau of Ocean Energy Management (BOEM), Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE) та Office of Natural Resources Revenue (ONRR). Розподіл функцій усунув конфлікт інтересів, що сприяв недостатньому нагляду до 2010 року.
Нові технічні вимоги до безпеки включають: 1. обов'язкове незалежне тестування і сертифікацію БОП перед кожним буровим циклом за стандартизованими протоколами BSEE; підвищені вимоги до надійності зрізаючих плашок в умовах глибоководного тиску; 2. жорсткіші стандарти цементування обсадних колон і обов'язкова незалежна верифікація результатів тестів тиску; заборона проведення негативного тесту без присутності незалежного спостерігача; 3. обов'язкове впровадження Систем управління безпекою (Safety Management System, SMS) за зразком авіаційної і ядерної галузей: систематичний аналіз ризиків, звітність про «near miss» без покарань, регулярні незалежні аудити; 4. обов'язкове планування аварійного реагування з демонстрацією реальної здатності ліквідувати підводний витік на заявленій глибині.
Галузева ініціатива: провідні нафтові компанії створили Marine Well Containment Company (MWCC) — консорціум, що розробив і постійно утримує в бойовій готовності обладнання для ліквідації підводних витоків на глибинах до 3000 м. Це обладнання може бути мобілізовано і доставлено до місця аварії протягом 24 годин. Аналогічні структури створені в Норвегії (NOFO) і Бразилії.
На міжнародному рівні катастрофа ініціювала дискусію в рамках Міжнародної морської організації (IMO) і Міжнародного форуму регуляторів нафтовидобутку (IOGP) щодо розробки глобальних мінімальних стандартів безпеки, особливо актуальних у контексті освоєння арктичних родовищ. Проте впровадження обов'язкових міжнародних стандартів залишається незавершеним — більшість норм мають рекомендаційний характер і залежать від національних регуляторів.
Отже, аварії на нафтових і газових свердловинах є наслідком збігу технічних, процедурних і організаційних відмов — жодна з яких окремо не є фатальною, але їх одночасність відкриває «вікно» катастрофи. Системна екологічна небезпека нафтогазових об'єктів зумовлена стійкістю нафти як забруднювача, вразливістю прибережних екосистем і зростанням складності глибоководного видобутку, де ліквідація аварій є технічно надскладним завданням.
Див. також Розлив нафти
Література National Commission on the BP Deepwater Horizon Oil Spill and Offshore Drilling. Deep Water: The Gulf Oil Disaster and the Future of Offshore Drilling. — Washington, DC: U.S. Government Printing Office, 2011. — 398 p. McNutt M.K. et al. Review of Flow Rate Estimates of the Deepwater Horizon Oil Spill // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2012. — Vol. 109, No. 50. — P. 20260–20267. Beyer J. et al. Environmental Effects of the Deepwater Horizon Oil Spill: A Review // Marine Pollution Bulletin. — 2016. — Vol. 110, No. 1. — P. 28–51. Incardona J.P. et al. Deepwater Horizon Crude Oil Impacts the Developing Hearts of Large Predatory Pelagic Fish // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2014. — Vol. 111, No. 15. — P. E1510–E1518. Camilli R. et al. Tracking Hydrocarbon Plume Transport and Biodegradation at Deepwater Horizon // Science. — 2010. — Vol. 330. — P. 201–204. Joye S.B. et al. Deepwater Horizon, 5 Years On // Science. — 2016. — Vol. 349, No. 6248. — P. 592–593. 7. Valentine D.L. et al. Propane Respiration Jump-Starts Microbial Response to a Deep Oil Spill // Science. — 2010. — Vol. 330. — P. 208–211. Ramseur J.L. Deepwater Horizon Oil Spill: Recent Activities and Ongoing Developments. Congressional Research Service Report R42942. — 2014. — 42 p. Краснянський М.Ю. «Екологічна безпека». — К.: Кондор, 2018. — 177 с. Артем'єв С.Р., Бригада О.В., Рибалова О.В. «Забезпечення екологічної безпеки». — НУЦЗУ, 2019