ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЛУБИННОГО ТЕХНОГЕНЕЗА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Десятки тысяч поисковых и разведочных, эксплуатационных и нагнетательных скважин, вскрывающих толщу осадочных пород нефтегазоносных комплексов, изъятие и закачка колоссальных объемов флюидов на разрабатываемых месторождениях нефти и газа инициируют процессы глубинного техногенеза и создают экологические проблемы в нефтегазоносных провинциях мира и в частности в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

Нефтегазодобыча (по задачам и применяемым технологиям) связана:

• с изъятием углеводородов и закачкой в глубокозалегающие горизонты колоссальных объемов жидкостей по своим физико-химическим (состав, кислотно-щелочные свойства и температура, использование ингибиторов и т.д.) показателям часто резко отличающимся от пластовых;

• c изъятием значительных объемов пород при бурении скважин, выщелачивании и выносе на поверхность минеральных частиц с пластовыми флюидами;

• с применением различных методов химического и динамического воздействия на коллекторские свойства пород (кислотная обработка, закачка поверхностно- активных веществ, гидроразрыв, ядерные взрывы);

• с применением термохимических и геофизических методов снижения вязкости извлекаемых УВ (парообработка, внутрипластовое горение, ультразвук и электромагнитные волны и т.д.);

• с применением микробиологических методов повышения нефтеотдачи пластов;

• с созданием подземных хранилищ углеводородов. В большей степени негативное влияние глубинного техногенеза в нефтегазодобывающих районах связано со следующими процессами:

• состояние и устойчивость ландшафтных систем и биоты;

• инженерно-геологическая устойчивость оснований зданий и сооружений;

• промышленная безопасность объектов нефтегазодобычи (эксплуатационные и нагнетательные скважины, газо- и нефтепроводы и т.д.);

• изменения качества подземных вод, как объекта хозяйственно-питьевого водоснабжения;

• активизация сейсмических процессов;

• проседание земной поверхности над разрабатываемыми залежами углеводородов.

Большинство нефтяных и

нефтегазоконденсатных месторождений

эксплуатируются в принудительном режиме с использованием систем заводнения для поддержания пластового давления. Закачка в продуктивные пласты чужеродных вод, сопровождающаяся использованием различных химреагентов 2-4 классов опасности, вызывает множество проблем как технологической, так и природоохранной направленности.

На территории Ханты-Мансийского автономного округа основная добыча углеводородов ведется с применением систем поддержания пластового давления (СППД) в залежах методами заводнения. Накопленная закачка технических вод только по территории Широтного Приобья по данным ГУП НАЦ РН ХМАО на 01.01.2000 года составила более 27 млрд. м^З. Суммарная накопленная компенсация отборов флюидов из разрабатываемых объектов с начала заводнения нефтяных месторождений ХМАО в 1999 году составила 127 %. Несмотря на избыточную закачку технических вод в разрабатываемые пласты, на отдельных нефтяных месторождениях отмечается падение средневзвешенных пластовых давлений до 10% [1].

Длительный период интенсивного воздействия на природные комплексы нефтегазодобычи приводит к изменению сейсмотектонических условий геологической среды, а также к значительным пространственным изменениям ее геометрии в местах локализации месторождений углеводородов. Некоторые примеры временных интервалов между началом разработки месторождений нефти и газа и началом возникновения техногенной сейсмичности приведены в т

За трехлетний период наблюдений на территории Среднего Приобья зарегистрировано несколько сотен сейсмических событий приповерхностной локализации, причиной которой является техногенная деятельность, связанная с разработкой нефтегазовых месторождений [3]. Повышенный техногенный шум на территории Среднего Приобья приводит к изменению естественного режима напряженно-

деформированного состояния литосферы, что в свою очередь ведет к снижению сейсмической устойчивости территорий. О масштабах таких изменений может свидетельствовать событие в Среднем Приобье, когда за счет горизонтального сдвижения массивов горных пород слому и смятию подверглось боле 3.5 тысяч колонн нефтяных скважин [4].

Изъятие колоссальных объемов углеводородов и подземных вод из недр земли приводит к снижению порового давления, последующему сжатию пород и формированию поверхностной чаши оседания с глубокозалегающими корнями. Проседание земной поверхности приводит к подтоплению и заболачиванию территорий, изменению высоты и уклонов русел рек, повреждению обсадных труб, эксплуатационных и нагнетательных скважин, нарушению подземной и поверхностной инфраструктуры. Процесс оседания усиливается от выщелачивания и выноса на поверхность значительных объемов минеральных частиц, содержание которых в извлекаемой воде на некоторых водозаборах Западной Сибири меняется от 1 мг/л до 7 г/л. Результаты нивелирования деформации земной поверхности на месторождениях Широтного Приобья , Белридже и Лост-Хилсе (Калифорния, США), Гронинген (Нидерланды) и в других нефтегазоносных районах мира показывают, что скорость оседания грунта превышает 20-40 см в год и меняется во времени и пространстве, достигая общей величины 2,3-8,8 м. (5,6,7,8).

В 70-80-х годах в ряде районов Российской Федерации, в том числе и на территории Западной Сибири, проводились подземные ядерные взрывы на глубинах от сотен метров до 3000 м с целью выявления перспективных на нефтегазоносность геологических структур, увеличения нефтеотдачи продуктивных пластов и строительства подземных хранилищ углеводородов. Последствия этих работ отражаются в аномальных изменениях режимов функционирования водоносных горизонтов, миграции заключенных в них подземных вод, содержания в них радионуклидов. Материалы исследования проведенных в районах ядерных взрывов показывают на то, что их последствия могут регистрироваться с различной интенсивностью в течение 10 лет и более, вызывая значительные деформации литосферы и существенно повышая радиоактивное загрязнение углеводородов и подземных вод на расстояниях в несколько десятков (20-50) километров от места взрыва [9]. В эпицентрах взрывов происходило также поднятие нижней границы многолетнемерзлой толщи за счет подтягивания глубинных вод.

Все вышеперечисленные проявления глубинного техногенеза в нефтегазоносных провинциях, и в частности в Западной Сибири, создают экологические опасности для устойчивого развития экосистем, жизнедеятельности населения и функционирования промышленных объектов.

Литература:

• 1. Атаигулов А.А., Шигаиова О.В. Концепция мониторинга подземных вод глубокозалегающих горизонтов на объектах нефтегазодобычи территории ХМАО. //Путиреализации нефтегазового потенциала ХМАО, Ханты-Мансийск, 2003, - С.

  2. Бурый А., Клокова Л. Сейсмоопасный бизнес // Компания, 1998. - № 13 - С.13-16.

  3. Селезнев В. С., Соловьев В.М., Еманов А. Ф. и др. Сейсмологический мониторинг территорий Западной Сибири (итоги трехлетних наблюдений)//Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО - Ханты-Мансийск, 2004. С.334-340.

  4. Калугин А.В., Казанцев Ю.П., Беляев К.В. и др. Принципы обеспечения геодинамической и экологической безлпасности при разработке нефтегазовых месторождений на территории ХМАО //Путиреализации нефтегазового потенциала ХМАО. Ханты-Мансийск, 2004 - С.396-402.

  5. Fielding Eric J., Bbom Ronald G., Goldstein Richard M. Subsidence over oil fields mesured by SAR interferometry. // Geophys. Res. heff., 1998,25. - № 17. - P. 3215-3218.

  6. Van Der Kooij Marko. Land subsidence measurements at Belrige oil fields from ERS Zn SAR data // 3rd ERS Symp. Space Serv. Our Environ. Florence, 14-21 march,1997, Noordwijk, 1997. - P.1853-1858.

  7. De Heus H. M., Verhoet H. M. E. Geoid heights changes related subsidense analysis from combined GPS and levellity data in the Nethelands Groningen gasfield (poster): (Pap) 21th Gen. Assem. Eur. Geophis. Soc, The Hague, Febr. 1996: Abstr. Book, Pt1 //Ann. geophys. 1996, 14. - № 1, Pt. 1. - P. 41.

  8. Семенов С.М. Деформация земной поверхности при извлечении подземных вод//Экзогенные геологические опасности. Тематический том. - М., ИФ «КРУК», 2002. - с. 250-261.

  9. Мельников В.П. Оберман Н.Г., Велижанина И.А., Давиденко Н.М. Воздействие подземных ядерных взрывов на природную среду севера // Геология и геофизика, 2000. - Т. 41. - С. 280-291.

А.В. Шмыглева

СибГИУ, НООП, г. Новокузнецк