Файл: Локальные географические последствия эксплуатации Самотлорского.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 114
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
10
Введение
Проблема оседания земной поверхности особенно актуальна для
Западной Сибири, где добывают жидкие и газообразные углеводороды,
Западного Приуралья, Поволжья и Прикаспия, а также для Кольского полуострова, на территории которого расположены многочисленные горнодобывающие предприятия. Опускания этих территорий даже на несколько десятков сантиметров довольно опасны, так в Западной Сибири они усиливают заболачивание, в Приуралье и Поволжье интенсифицируют карстовые процессы.
В настоящее время среди последствий при осуществлении деятельности по освоению месторождений углеводородов большую роль играют геодинамические последствия, связанные с аномальными деформациями земной поверхности и различными повреждениями скважин.
Как следствие, помимо экологических и социально-экономических последствий, серьезным последствием может быть изменение микроклимата нарушенной территории, так как на формирование микроклимата оказывают влияние неровности рельефа с колебаниями высот от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров, что напрямую обусловлено проседанием земной поверхности в результате эксплуатации месторождений и откачки подземных вод. Так же образуемая заболоченность оказывает большое влияние на формирование, как радиационного, так и водного балансов, на круговорот воды, определяя температуру, величину испарения, влажность воздуха.
Таким образом, целью бакалаврской работы является выявление локальных географических последствий эксплуатации Самотлорского месторождения углеводородов и оценка величины возможных изменений климатических параметров вследствие опускания дневной поверхности.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
• описать физико-географические и социально-экономические условия
11 района исследований;
• на основе литературных источников выявить локальные географические последствия эксплуатации Самотлорского месторождения;
• определить величины микроклиматических изменений, связанных с оседанием земной поверхности на территории месторождения;
• проанализировать макромасштабные изменения климатических условий на исследуемой территории.
12
1 Обзор литературы
В настоящее время одним из важных техногенных воздействия на недра является интенсивное освоение нефтяных месторождений. Среди различных видов последствий длительного освоения месторождений углеводородов особое внимание [13-15] привлекают геодинамические последствия освоения месторождений углеводородов, такие как аномальные деформации земной поверхности и проявление сейсмичности в районах нефтегазодобычи.
Месторождения жидких УВ это динамически активная флюидная система, которую, в отличие от месторождений твердых полезных ископаемых, намного легче вывести из состояния устойчивого равновесия малыми воздействиями на субвертикальные области с неустойчивыми механическими характеристиками (зоны разломов) [11].
Основные негативные деформационные последствия при длительной разработке месторождений УВ являются обширные просадки территории месторождения, а также активизация разломных зон, в форме трех типов аномалий: β типа, S типа и γ типа [15].
В соответствии с [13] локальные аномалии вертикальных и горизонтальных движений земной поверхности в зонах разломов, возбужденные процессами разработки, приурочены к зонам тектонических нарушений (разломам) различного типа и порядка. Эти аномальные движения высоко градиентные (свыше 50 мм/год), коротко периодичные (0,1
– 1 год), пространственно локализованные (0,1-1 км), обладают пульсационной и знакопеременной направленностью. Среднегодовые скорости относительных деформаций для них чрезвычайно высоки и составляют величины порядка (5-7)•10
-5
/год, поэтому их называют суперинтенсивными деформациями (СД) земной поверхности, а разломы, в пределах которых они выявляются, определены, как «опасные».
В соответствии с [13] для γ – аномалий вертикальные размеры составляют порядка 1-2 км, для S-аномалий 5-10 км, а для аномалий типа β
13 равны 10-30 км. Данные типы аномалий находятся в определенном соответствии с региональными схемами напряженного состояния земной коры: в районах предгорных и межгорных прогибов (области сжимающих напряжений) доминируют β-аномалии, а в рифтовых областях (растяжение) преобладают γ-аномалии.
Известны многочисленные примеры негативных последствий активизации СД процессов на нефтяных и газовых месторождениях [17], среди которых и нефтяное месторождение Самотлор:
нефтяное месторождение Усть-Балык (Западная Сибирь) – смятие и слом обсадных колонн добывающих скважин, порывы промысловых трубопроводных систем;
нефтяное месторождение Тенгиз (Казахстан) – серьезные осложнения при строительстве глубоких скважин;
нефтяное месторождение Ромашкинское (Татарстан) – смятие и слом обсадных колонн скважин в зонах разломов;
нефтяное месторождение Самотлор (Западная Сибирь) – аварийность скважин в зонах аномальной деформационной активности разломов.
Известны [3,13-17] случаи аномальных (более метра) просадок земной поверхности и резкого усиления активности разломов на ряде месторождений нефти и газа, обусловленных разработкой, которые неоднократно приводили к аварийным ситуациям на скважинах и промысловых трубопроводных системах, сопровождавшимся значительным экологическим и материальным ущербом.
Так известны случаи аномальных деформаций земной поверхности на длительно разрабатываемых нефтяных и газовых месторождениях в США,
Венесуэле, на Северном море и в других регионах, что связывается с извлечением жидкости из резервуара и снижением пластового давления.
Зарегистрированы случаи проявления землетрясений, в том числе сильных, в районах освоения месторождений углеводородов в США, Канаде, Франции,
14
России, Туркменистане, Узбекистане и других регионах. Установлена связь процессов подготовки этих событий с процессами разработки месторождений нефти и газа [17]. Сейсмические события происходят в результате отбора большой массы углеводородов и снижения гидростатической нагрузки на породы фундамента и кровли, находящихся в критически напряженном состоянии.
Инструментально зарегистрированы [15] весьма значительные величины обширных просадок земной поверхности территорий разрабатываемых месторождений:
нефтяное месторождение Willmington (США) за период с 1928 по 1966 год, максимальное опускание 8,8 м;
нефтяное месторождение Lаgunillas (Венесуэла) за период с
1926 по 1980 год, максимальное опускание 4,1 м;
нефтяное месторождение Сураханы (Азербайджан) за период с
1912 по 1972 год, максимальное опускание 3 м;
нефтяное месторождение Ekofisk (Норвегия) за период с 1984 по 1985 год, максимальное опускание 2,6 м;
нефтяное месторождение Балаханы – Сабунчи – Раманы
(Азербайджан) за период с 1912 по 1947 год, максимальное опускание >1 м;
газовое месторождение Северо-Ставропольское за период с
1956 по 1979 год, максимальное опускание 0,92 м;
газовое месторождение Шебелинское (Украина) за период с
1965 по 1982 год, максимальное опускание >0,37 м.
Совокупность условий в соответствии с [14,15] способствующих возникновению просадок земной поверхности при отборе УВ, включает:
1. Наличие аномально высокого пластового давления и темп его снижения в процессе разработки месторождения.
2. Предрасположенность резервуара к сильной сжимаемости.
3. Наличие высокой пористости пород-коллекторов – до 30-35 %.
4. Относительно небольшую глубину разрабатываемых залежей (до
15 2000 м).
5. Значительную суммарную мощность продуктивных отложений.
6. При наличии в многопластовых залежах размываемых флюидами пропластков.
Следует отметить, что геокриологические условия, усиливают проявление геодинамических процессов.
Интенсивная эксплуатация подземных вод еще является важной причиной, приводящей к оседанию поверхности, обусловленному снижением напоров подземных вод в продуктивных водоносных горизонтах, вызывающих увеличение напряжений в массиве пород.
Ход развития возможного оседания поверхности при водопонижении зависит от следующих факторов: интенсивности водоотбора, величины снижения напоров, геологического строения и морфологии района, мощности и состава уплотняемых пород и их физико-механических свойств.
Наиболее интенсивны оседания при снижении давлений в молодых несцементированных, недоуплотненных отложениях с большой пористостью.
Наиболее благоприятные условия для развития рассматриваемого процесса создаются при переслаивании хорошо проницаемых и малосжимаемых водоносных горизонтов, из которых осуществляется водоотбор, с сильно сжимаемыми высокопористыми глинистыми разделяющими пластами.
Таким образом, недра в зонах нефтегазодобычи испытывают многообразное техногенное воздействие: во-первых, изменяется сама земная поверхность, во-вторых, в результате отбора нефти, газа с применением системы заводнения для поддержания пластового давления и гидроразрыва пластов нарушается внутреннее равновесие вовлеченных в эксплуатацию геологических толщ. А если при этом учесть, что большинство залежей приурочено к зонам тектонических напряжений, разломов и сдвигов, то становится понятной причинно-следственная связь между эксплуатацией месторождений и случаями техногенных проявлений.
16
Наиболее опасными формами деформационных последствий являются разрыв коммуникаций, сильные деформации наземных сооружений, слом обсадных колонн эксплуатационных скважин, порывы промысловых трубопроводных систем. А экологические и социально-экономические последствия могут быть следующими:
прямыми – загрязнение геологического разреза и подземных водных ресурсов углеводородными составляющими и продуктами бурения;
косвенными – развитие оползневых процессов, меняющих ландшафт и флюидный режим приповерхностных отложений, заболачивание территорий с необратимыми изменениями экосистем.
Такие обстоятельства способствовали появлению ряда нормативных документов Ростехнадзора [53-55] о ведение мониторинга состояния недр при недропользовании в целях предотвращения вредного влияния горных разработок на горные выработки, объекты поверхности и окружающую среду. Так для осуществления мониторинга современного геодинамического состояния недр на месторождениях нефти и газа необходима организация систематических маркшейдерско-геодезических наблюдений на специально созданных геодинамических полигонах. Для контроля за оседанием поверхности организуется специальная наблюдательная сеть, которая представлена реперами, расположенными равномерно по площади месторождения и за его пределами. Периодически проводится их нивелировка и по результатам замеров уточняется количество и размещение наблюдательных пунктов на местности.
На Самотлорском месторождении в зоне деятельности ОАО
«Самотлорнефтегаз» в 2002 году был создан геодинамический полигон, для изучения условий формирования процессов, происходящих в недрах при добыче углеводородов, с целью оценки современных аномальных геодинамических процессов и с последующим прогнозом риска возникновения негативных последствий длительной эксплуатации месторождения.
17
2 Физико-географическая характеристика района
2.1 Географическое и административное положение
Самотлорское нефтегазовое месторождение является одним из крупнейших месторождений. Открыто оно в 1965 году и введено в разработку в 1969 году. Находится месторождение в 30 км от г.
Нижневартовска (построенного для нефтяников Самотлора) Ханты-
Мансийского автономного округа (рис.1), на Западно-Сибирской равнине, в районе озера Самотлор.
Рисунок
1
–
Административное расположение
Самотлорского месторождения [18]
ХМАО входит в Уральский Федеральный Округ, граничит на северо- востоке с Ямало-Ненецким автономным округом, на юго-востоке с Томской областью, на юго-западе с Тюменской областью, Свердловской областью и на северо-западе с Республикой Коми. Район месторождения приурочен к водоразделу рек Вах и Ватинского Егана, правых притоков р. Оби.