Файл: Локальные географические последствия эксплуатации Самотлорского.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 122
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3.2 Виды и интенсивность антропогенной нагрузки на территорию
и водные ресурсы
Динамическое развитие хозяйственной деятельности в ХМАО оказывает положительное влияние на экономику Российской Федерации, в то же время остается мощным фактором антропогенного воздействия, определяющим комплекс экологических проблем и их негативных воздействий.
Данный округ испытывает существенную негативную нагрузку на окружающую среду, связанную как с природными особенностями территории, так и с антропогенным воздействием – деятельностью предприятий нефтегазодобывающей промышленности, энергетики, объектов жилищно-коммунального комплекса.
Характер и степень техногенных воздействий на природную среду, возникающих при добыче нефти, изменяется в соответствии с этапами развития производства и периода после эксплуатации районов нефтепромыслов. В период обустройства месторождений поступление загрязнителей в природные компоненты связано, в первую очередь, с работой автотранспорта и строительных механизмов, утечкой содержимого шламовых амбаров. При непосредственно эксплуатации главным источником загрязнителей являются аварии, преимущественно порывы трубопроводов, а также горение газовых факелов [26]. Уникальной чертой ХМАО является сосуществование всех этих этапов. Это обусловлено в-первую очередь продолжающейся геологической и сейсмологической разведкой, а так же поэтапным освоением разведанных ранее месторождений и продуктивных пластов, вовлечением в эксплуатацию забалансовых месторождений [2].
Химические загрязнения, связанные с нефтепродуктами, являются наиболее агрессивными разрушительными факторами для природной среды,
38 в том числе водные ресурсы, встречающиеся на всем пути от скважины до потребителя. Особенность нефти как загрязнителя – это постоянное наличие спутников, попадание которых в окружающую среду чаще оказывает более сильное негативное воздействие, чем сами углеводороды.
Неотъемлемым компонентом сырой нефти являются минерализованные пластовые воды. Обводненность нефти в Среднем
Приобье может достигать 30-50 % и более. Состав пластовых вод, которые извлекаются вместе с нефтью, концентрации в них солей и соотношения ионов, а соответственно и степень их экологической опасности может значительно варьировать. Преобладающей группой вод является хлоридно- натриевая. Все воды нефтяных месторождений высоко минерализованы.
Выделяются рассолы (выше 100 г/л) и соленые воды (10-50 г/л). Для нефтяных вод характерно повышенное содержание галогенов (Cl, Br), а также бора, бария и стронция [2].
Из общего количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух, на долю твердых приходится 6,4%, газообразных и жидких – 93,6%.
Среди газообразных выбросов более половины составляет оксид углерода
(55,4%), на углеводороды и летучие органические соединения приходится в среднем по 20%, на оксиды азота – 3,3%, диоксид серы – 0,2%[2]. Так же происходят выбросы поллютантов. В числе проблем, характерных в целом для любых районов нефтедобычи, в том числе и для территории ХМАО, является выведение из стабильного состояния и деградация больших площадей земельных ресурсов, а так же их загрязнение. Подавляющее большинство загрязняющих веществ (нефтепродуктов и пластовых вод), выбрасываемых в аварийном режиме, попадает на рельеф, что в целом и определяет масштабы загрязнения земель на территории округа. Так нефтяные загрязнения являются причинами угнетения и деградация или полной гибели растительности, упрощения структуры и обеднение видового состава, неблагоприятными перестройками генофонда популяций.
В ХМАО в соответствии с [2] насчитывается 26 особо охраняемых
39 природных территорий различных категорий в числе которых государственные природные заповедники («Юганский», «Малая Сосьва»), природные парки («Нумто», «Сибирские Увалы», «Кондинские озера»,
«Самаровский
Чугас»), государственные природные заказники
(«Васпухольский», «Елизаровский», «Верхне-Кондинский»), памятники природы, водно-болотные угодья.
Динамика показателей, характеризующих охрану окружающей среды
ХМАО представлена в таблице 1.
Таблица 1 – Динамика показателей, характеризующих охрану окружающей среды [26]
По отношению к 2010 году
2011 2012 2013 2014 2015
Доля нерекультивированных нефтезагрязненных земель к общему объему нефтезагрязненных земель, %
92,0 91,7 80,4 83,2 77,1
Доля использованных, обезвреженных отходов в общем объеме образовавшихся отходов в процессе производства и потребления, %
65,0 66,5 79,9 74,0 75,0
Обеспеченность населенных пунктов полигонами твердых бытовых отходов, %
31 36 43 50 53
Коэффициент утилизации попутного нефтяного газа, %
85,3 89,1 91,4 93,2 95,0
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников, тыс. тонн
2353,0 2429,6 1866,2 1466,8 1466,8
Доля населения, вовлеченного в эколого-просветительские и эколого-образовательные мероприятия, от общего количества населения автономного округа, %
25 28 28 30 32
Объём предотвращённого экологического ущерба, млрд. рублей
5,0 5,1 5,3 5,5 5,6
40
4
Локальные
географические
последствия
эксплуатации
Самотлорского месторождения
Краткий анализ истории разработки и эксплуатации Самотлорского месторождения, которое эксплуатируется с 1969 года, свидетельствует о том, что происходит повсеместное снижение первоначально высоких пластовых давлений, изменяется состав пластового флюида, плотность и прочностные свойства горных пород, что в итоге приводит к потере механической устойчивости дискретной динамически активной геологической среды [3].
Активизация этого процесса проявляется, в первую очередь, в наиболее ослабленных участках геологической среды – в разломных зонах, зонах повышенной трещиноватости.
При использовании систем поддержания пластового давления и гидроразрыва пласта на месторождении происходит увеличение фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов и повышение нефтеотдачи, с одной стороны, и появлению техногенной трещиноватости, с другой.
На месторождение происходят деформации земной поверхности с образованием осадочных форм микрорельефа в толще грунтов подстилающего слоя и формирование мульды оседания земной поверхности.
Активизация суперинтенсивных деформационных процессов на месторождении проявляется в аварийности скважин месторождения, смятие и нарушение герметичности буровых колонн, сломе обсадных колонн эксплуатационных скважин в зонах аномальной деформационной активности разломов, утечкам и прорывам газовожидких флюидов в околоскважинное пространство.
4.1 Оседание дневной поверхности
Для наблюдений за геодинамическими процессами, происходящими в недрах при добыче углеводородов, в 2002 году создан Самотлорский геодинамический полигон в зоне деятельности ОАО «Самотлорнефтегаз», представлен на рис.7.
41
Рисунок 7 – Самотлорский геодинамический полигон с границами лицензионного участка (
*
точки установки заглубленных реперов) [11]
Основной задачей данного полигона является геодинамический мониторинг, который осуществляется с целью выявления количественных показателей горизонтальных и вертикальных сдвигов земной поверхности и условий формирования деформационных процессов; а также гидрогеологический мониторинг, выполняемый с целью оценки, изучения характера и степени влияния различных гидрогеологических факторов на условия эксплуатации инженерных сооружений и возможного влияния на развитие неблагоприятных физико-геологических явлений и процессов.
Эффективным методом, позволяющим получать площадные оценки вертикальных и плановых смещений дневной поверхности, является интерферометрическая обработка радиолокационной съемки с повторных
42 орбит космического аппарата [38]. За счет спутниковой радарной интерферометрии получают плановые оценки высот с точностью до первых метров и смещений с точностью до первых сантиметров. Единственным ограничением является пространственная и временная декорреляция, что для территории Западной Сибири, обусловлено особенностью ландшафтного строения и изменением растительности (белые пятна на рисунках) [39].
Для территории Самотлорского месторождения сотрудниками научно-исследовательского института прикладной информатики и математической геофизики Балтийского федерального университета им. И.
Канта Евтюшкиным А.В. и Филатовым А.В. [11] построена картосхема вертикальных смещений дневной поверхности за период 2007-2007 гг., которая представлена на рис.8.
Рисунок 8 – Вертикальные смещения на Самотлорском месторождении за
2007-2008 гг. [11]
Отрицательные смещения связаны с активными мульдами оседания, положительные приурочены к развитию растительности. По профилям
43 вертикальных смещений через мульду оседания, отчетливо видно, что особое оседание наблюдается на севере границы месторождения (до 2,5 см).
По построенной [34] картосхеме вертикальных смещений за период
2008-2009 гг. (рис.8.) так же наблюдается оседание поверхности.
Отрицательные смещения так же связаны с активными мульдами оседания на расположенных на этих территориях месторождениях, положительные приурочены к развитию растительности. Наблюдаются смещения от 0 см до
2 см, то есть оседание поверхности на 2 см за 2008-2009 гг.
Рисунок 9 – Вертикальные смещения на Самотлорском месторождении и прилегающих территориях за 2008-2009 гг. [34]
44
Главной информацией при мониторинге подземных вод, является их гидродинамический (уровненный) режим, поскольку изменение уровня воды видоизменяет не только напряжённое состояние массива грунта, но и физические параметры слоёв активной зоны, вызывая деформации подстилающего грунта. Научно-практический опыт [5] свидетельствует, что:
при снижении и резком подъёме уровня подземных вод в зоне формирования депрессионной воронки лессовые грунты дают просадку;
подобные явления могут наблюдаться в рыхлых песчаных и насыпных грунтах;
повышение уровня грунтовых вод после строительства уменьшает сопротивление сдвигу грунтов;
колебания зеркала грунтовых вод всегда вызывают уплотнение грунта, а значит изменение пористости и минерального скелета.
Перечисленное может привести к развитию неравномерных осадок, которые в значительной степени оказывают влияние на надежность работы технологического оборудования, поскольку колебания уровня воды видоизменяет не только напряженное состояние массива грунта, но и физические параметры слоев активной зоны, вызывая деформации подстилающего грунта.
Для выявления возможного техногенного влияния добычи подземных вод на формирование деформаций земной поверхности выполнялись работы
[4,5] по анализу результатов гидрогеологического мониторинга.
На Самотлорском месторождении для целей хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения эксплуатируются подземные воды атлым-новомихайловского горизонта. Для технических целей воды используется по двум основным направлениям: для закачки в продуктивные горизонты нефтяных месторождений с повышением пластового давления и приготовления тяжелого солевого раствора, используемого нефтяниками при проведении ремонтных работ на скважинах.
На территории действует 27 водозаборов (68 скважин в
45 эксплуатации), каптирующих пресные подземные воды олигоценового водоносного горизонта. По состоянию на 01.01.2016 г. (за период 1997-2015 годы) извлечено более 20 млн.м
3
, что свидетельствует о большой их практической значимости для целей нефтепромысла [5]. Многолетний процесс добычи подземных вод на месторождении сопровождается формированием депрессии уровней вод, что способствует изменении водно- физических свойств водовмещающих пород с образованием осадочных форм микрорельефа в толще грунтов подстилающего слоя, что приводит к формированию мульды оседания земной поверхности.
Сотрудниками института нефтегазовой геологии и геофизики
Сибирского отделения Российской академии наук Васильевым Ю.В. и
Мимеевым С.В. установлено влияние забора вод на формирование современных деформационных процессов [4] по карте-схеме (рис.10) изолиний накопленного водоотбора подземных вод за период 1997-2015 гг., совмещённой с изолинией вертикальных сдвижений мульды оседания за
2002-2015 гг. – выявлено наличие корреляционных связей площадей максимальных отборов с зонами максимальных оседаний, то есть максимальные значения изолиний добычи подземных вод (от 800 до 1400 тыс. м
3
) входят в зону максимальных изолиний (от -50 до -80 мм) мульды оседания. Таким образом, доказывается, что забор подземных вод, влияет на оседание земной поверхности.
Так же сотрудники института нефтегазовой геологии и геофизики
Сибирского отделения Российской академии наук [3,4] говорят о стабильном оседании земной поверхности Самотлорского месторождения со скоростью
15-20 мм/год, при этом по изолинии -30 мм мульда занимает 2/3, по изолинии
-50 мм 1/2, по изолинии -80 мм площади лицензионного участка
«Самотлорнефтегаз».
46
Рисунок 10 – Схема изолиний накопленного водоотбора подземных вод за
1997-2015 гг., совмещённая с изолинией вертикальных сдвижений мульды оседания за 2002-2015 гг. [4]
Локальные изменения ландшафта за счет опускания микромасштабных участков земной поверхности, подтопление,
47 заболачивание территории, изменение русловых процессов, могут приводить к активизации экзогенных геологических процессов, таких, как оползни, оврагообразование, карст, приводящих к еще более быстрому изменению природных ландшафтов.
Осадка земной поверхности месторождения приводит к изменению углов наклона поверхности. Углы наклона земной поверхности над разломной зоной могут изменяться в зависимости от ее ширины и величины осадки от 0,008 до 0,115 градуса [14]. Данные величины углов наклона в пределах платформенных территорий могут стать причиной формирования эрозионных борозд, а также первопричиной ложбин стока.
У крутых склонов относительная потенциальная устойчивость отдельных компонентов рельефа наименьшая. Здесь при нарушении почвенно-растительного покрова возможна активизация процессов смыва и эрозионного расчленения, а на отдельных подмываемых участках вероятны оползневые процессы. Образование трещин на склонах и оседание поверхности часто влекут за собой возникновение оползней.
Влияние оседания дневной поверхности и понижения уровня грунтовых вод на территории месторождения неоднозначно. С одной стороны, возможно усиление заболачиваемости на территории из-за приближения дневной поверхности к уровню грунтовых вод, а так же характерного для территории избыточного увлажнения.
Нарушение гидрогеологических условий приводит к изменению водно-физических характеристик почвы, вызывая нарушения установившихся ландшафтно- геохимических процессов.
С другой стороны, снижение уровня подземных вод первого от поверхности водоносного горизонта из-за отбора подземных вод, может привести к иссушению почвенного покрова, следовательно, к угнетению или даже к гибели растительности, осушению прилегающих заболоченных земель, обмелению озер, мелких рек. Данный вопрос требует более детального рассмотрения в каждом отдельном случае
В процессе эксплуатации Самотлорского месторождения в случае
48 повреждения, а в особенности при полном уничтожении почвенно- растительного покрова уменьшается альбедо поверхности, возрастает поток тепла в грунт, нарушается установившееся термическое равновесие в системе
«атмосфера – литосфера», что приводит к увеличению мощности сезонноталого слоя и активизации экзогенных термоэрозионных процессов
4.2
Возможное изменение микроклимата (температурно-
влажностных характеристик) на Самотлорском месторождении
Изменение метеорологических величин, характеризующих температурно-влажностный режим приземного слоя атмосферы, является еще одним локальным географическим последствием эксплуатации месторождения.
Для анализа пространственной дифференциации метеорологических параметров с учетом высотных изменений использованы данные метеостанций: Сургут (59 м), Лобчинские (48 м), Ларьяк (55 м) о среднемесячной и годовой температуре и упругости водяного пара воздуха за период 1880-1981 гг. [21] и за период с 1961-1990 гг. [28].
Вычислен вертикальный градиент, который представляет собой изменение метеорологического параметра с высотой на единицу расстояния по вертикали (100м), взятое с обратным знаком.
При исследовании пространственных распределений климатических характеристик и их изменений широко распространено использование высотных зависимостей
[24, 29], которые позволяют при изменении рельефа местности вычислять климатические нормы, например, температуры и влажности воздуха.
Вертикальные градиенты температуры воздуха и упругости определялись по формуле(1) и приводились к 100 метрам:
γ=-∆Т/∆z*100
(1) где ∆Т=Т
2
-Т
1
, ∆z=z
2
-z
1
– приращение температуры (упругости водяного пара) и высоты.
По данным на метеостанциях Сургут и Лобчинские были рассчитаны вертикальные градиенты температуры воздуха и упругости водяного пара в
и водные ресурсы
Динамическое развитие хозяйственной деятельности в ХМАО оказывает положительное влияние на экономику Российской Федерации, в то же время остается мощным фактором антропогенного воздействия, определяющим комплекс экологических проблем и их негативных воздействий.
Данный округ испытывает существенную негативную нагрузку на окружающую среду, связанную как с природными особенностями территории, так и с антропогенным воздействием – деятельностью предприятий нефтегазодобывающей промышленности, энергетики, объектов жилищно-коммунального комплекса.
Характер и степень техногенных воздействий на природную среду, возникающих при добыче нефти, изменяется в соответствии с этапами развития производства и периода после эксплуатации районов нефтепромыслов. В период обустройства месторождений поступление загрязнителей в природные компоненты связано, в первую очередь, с работой автотранспорта и строительных механизмов, утечкой содержимого шламовых амбаров. При непосредственно эксплуатации главным источником загрязнителей являются аварии, преимущественно порывы трубопроводов, а также горение газовых факелов [26]. Уникальной чертой ХМАО является сосуществование всех этих этапов. Это обусловлено в-первую очередь продолжающейся геологической и сейсмологической разведкой, а так же поэтапным освоением разведанных ранее месторождений и продуктивных пластов, вовлечением в эксплуатацию забалансовых месторождений [2].
Химические загрязнения, связанные с нефтепродуктами, являются наиболее агрессивными разрушительными факторами для природной среды,
38 в том числе водные ресурсы, встречающиеся на всем пути от скважины до потребителя. Особенность нефти как загрязнителя – это постоянное наличие спутников, попадание которых в окружающую среду чаще оказывает более сильное негативное воздействие, чем сами углеводороды.
Неотъемлемым компонентом сырой нефти являются минерализованные пластовые воды. Обводненность нефти в Среднем
Приобье может достигать 30-50 % и более. Состав пластовых вод, которые извлекаются вместе с нефтью, концентрации в них солей и соотношения ионов, а соответственно и степень их экологической опасности может значительно варьировать. Преобладающей группой вод является хлоридно- натриевая. Все воды нефтяных месторождений высоко минерализованы.
Выделяются рассолы (выше 100 г/л) и соленые воды (10-50 г/л). Для нефтяных вод характерно повышенное содержание галогенов (Cl, Br), а также бора, бария и стронция [2].
Из общего количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух, на долю твердых приходится 6,4%, газообразных и жидких – 93,6%.
Среди газообразных выбросов более половины составляет оксид углерода
(55,4%), на углеводороды и летучие органические соединения приходится в среднем по 20%, на оксиды азота – 3,3%, диоксид серы – 0,2%[2]. Так же происходят выбросы поллютантов. В числе проблем, характерных в целом для любых районов нефтедобычи, в том числе и для территории ХМАО, является выведение из стабильного состояния и деградация больших площадей земельных ресурсов, а так же их загрязнение. Подавляющее большинство загрязняющих веществ (нефтепродуктов и пластовых вод), выбрасываемых в аварийном режиме, попадает на рельеф, что в целом и определяет масштабы загрязнения земель на территории округа. Так нефтяные загрязнения являются причинами угнетения и деградация или полной гибели растительности, упрощения структуры и обеднение видового состава, неблагоприятными перестройками генофонда популяций.
В ХМАО в соответствии с [2] насчитывается 26 особо охраняемых
39 природных территорий различных категорий в числе которых государственные природные заповедники («Юганский», «Малая Сосьва»), природные парки («Нумто», «Сибирские Увалы», «Кондинские озера»,
«Самаровский
Чугас»), государственные природные заказники
(«Васпухольский», «Елизаровский», «Верхне-Кондинский»), памятники природы, водно-болотные угодья.
Динамика показателей, характеризующих охрану окружающей среды
ХМАО представлена в таблице 1.
Таблица 1 – Динамика показателей, характеризующих охрану окружающей среды [26]
По отношению к 2010 году
2011 2012 2013 2014 2015
Доля нерекультивированных нефтезагрязненных земель к общему объему нефтезагрязненных земель, %
92,0 91,7 80,4 83,2 77,1
Доля использованных, обезвреженных отходов в общем объеме образовавшихся отходов в процессе производства и потребления, %
65,0 66,5 79,9 74,0 75,0
Обеспеченность населенных пунктов полигонами твердых бытовых отходов, %
31 36 43 50 53
Коэффициент утилизации попутного нефтяного газа, %
85,3 89,1 91,4 93,2 95,0
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников, тыс. тонн
2353,0 2429,6 1866,2 1466,8 1466,8
Доля населения, вовлеченного в эколого-просветительские и эколого-образовательные мероприятия, от общего количества населения автономного округа, %
25 28 28 30 32
Объём предотвращённого экологического ущерба, млрд. рублей
5,0 5,1 5,3 5,5 5,6
40
4
Локальные
географические
последствия
эксплуатации
Самотлорского месторождения
Краткий анализ истории разработки и эксплуатации Самотлорского месторождения, которое эксплуатируется с 1969 года, свидетельствует о том, что происходит повсеместное снижение первоначально высоких пластовых давлений, изменяется состав пластового флюида, плотность и прочностные свойства горных пород, что в итоге приводит к потере механической устойчивости дискретной динамически активной геологической среды [3].
Активизация этого процесса проявляется, в первую очередь, в наиболее ослабленных участках геологической среды – в разломных зонах, зонах повышенной трещиноватости.
При использовании систем поддержания пластового давления и гидроразрыва пласта на месторождении происходит увеличение фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов и повышение нефтеотдачи, с одной стороны, и появлению техногенной трещиноватости, с другой.
На месторождение происходят деформации земной поверхности с образованием осадочных форм микрорельефа в толще грунтов подстилающего слоя и формирование мульды оседания земной поверхности.
Активизация суперинтенсивных деформационных процессов на месторождении проявляется в аварийности скважин месторождения, смятие и нарушение герметичности буровых колонн, сломе обсадных колонн эксплуатационных скважин в зонах аномальной деформационной активности разломов, утечкам и прорывам газовожидких флюидов в околоскважинное пространство.
4.1 Оседание дневной поверхности
Для наблюдений за геодинамическими процессами, происходящими в недрах при добыче углеводородов, в 2002 году создан Самотлорский геодинамический полигон в зоне деятельности ОАО «Самотлорнефтегаз», представлен на рис.7.
41
Рисунок 7 – Самотлорский геодинамический полигон с границами лицензионного участка (
*
точки установки заглубленных реперов) [11]
Основной задачей данного полигона является геодинамический мониторинг, который осуществляется с целью выявления количественных показателей горизонтальных и вертикальных сдвигов земной поверхности и условий формирования деформационных процессов; а также гидрогеологический мониторинг, выполняемый с целью оценки, изучения характера и степени влияния различных гидрогеологических факторов на условия эксплуатации инженерных сооружений и возможного влияния на развитие неблагоприятных физико-геологических явлений и процессов.
Эффективным методом, позволяющим получать площадные оценки вертикальных и плановых смещений дневной поверхности, является интерферометрическая обработка радиолокационной съемки с повторных
42 орбит космического аппарата [38]. За счет спутниковой радарной интерферометрии получают плановые оценки высот с точностью до первых метров и смещений с точностью до первых сантиметров. Единственным ограничением является пространственная и временная декорреляция, что для территории Западной Сибири, обусловлено особенностью ландшафтного строения и изменением растительности (белые пятна на рисунках) [39].
Для территории Самотлорского месторождения сотрудниками научно-исследовательского института прикладной информатики и математической геофизики Балтийского федерального университета им. И.
Канта Евтюшкиным А.В. и Филатовым А.В. [11] построена картосхема вертикальных смещений дневной поверхности за период 2007-2007 гг., которая представлена на рис.8.
Рисунок 8 – Вертикальные смещения на Самотлорском месторождении за
2007-2008 гг. [11]
Отрицательные смещения связаны с активными мульдами оседания, положительные приурочены к развитию растительности. По профилям
43 вертикальных смещений через мульду оседания, отчетливо видно, что особое оседание наблюдается на севере границы месторождения (до 2,5 см).
По построенной [34] картосхеме вертикальных смещений за период
2008-2009 гг. (рис.8.) так же наблюдается оседание поверхности.
Отрицательные смещения так же связаны с активными мульдами оседания на расположенных на этих территориях месторождениях, положительные приурочены к развитию растительности. Наблюдаются смещения от 0 см до
2 см, то есть оседание поверхности на 2 см за 2008-2009 гг.
Рисунок 9 – Вертикальные смещения на Самотлорском месторождении и прилегающих территориях за 2008-2009 гг. [34]
44
Главной информацией при мониторинге подземных вод, является их гидродинамический (уровненный) режим, поскольку изменение уровня воды видоизменяет не только напряжённое состояние массива грунта, но и физические параметры слоёв активной зоны, вызывая деформации подстилающего грунта. Научно-практический опыт [5] свидетельствует, что:
при снижении и резком подъёме уровня подземных вод в зоне формирования депрессионной воронки лессовые грунты дают просадку;
подобные явления могут наблюдаться в рыхлых песчаных и насыпных грунтах;
повышение уровня грунтовых вод после строительства уменьшает сопротивление сдвигу грунтов;
колебания зеркала грунтовых вод всегда вызывают уплотнение грунта, а значит изменение пористости и минерального скелета.
Перечисленное может привести к развитию неравномерных осадок, которые в значительной степени оказывают влияние на надежность работы технологического оборудования, поскольку колебания уровня воды видоизменяет не только напряженное состояние массива грунта, но и физические параметры слоев активной зоны, вызывая деформации подстилающего грунта.
Для выявления возможного техногенного влияния добычи подземных вод на формирование деформаций земной поверхности выполнялись работы
[4,5] по анализу результатов гидрогеологического мониторинга.
На Самотлорском месторождении для целей хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения эксплуатируются подземные воды атлым-новомихайловского горизонта. Для технических целей воды используется по двум основным направлениям: для закачки в продуктивные горизонты нефтяных месторождений с повышением пластового давления и приготовления тяжелого солевого раствора, используемого нефтяниками при проведении ремонтных работ на скважинах.
На территории действует 27 водозаборов (68 скважин в
45 эксплуатации), каптирующих пресные подземные воды олигоценового водоносного горизонта. По состоянию на 01.01.2016 г. (за период 1997-2015 годы) извлечено более 20 млн.м
3
, что свидетельствует о большой их практической значимости для целей нефтепромысла [5]. Многолетний процесс добычи подземных вод на месторождении сопровождается формированием депрессии уровней вод, что способствует изменении водно- физических свойств водовмещающих пород с образованием осадочных форм микрорельефа в толще грунтов подстилающего слоя, что приводит к формированию мульды оседания земной поверхности.
Сотрудниками института нефтегазовой геологии и геофизики
Сибирского отделения Российской академии наук Васильевым Ю.В. и
Мимеевым С.В. установлено влияние забора вод на формирование современных деформационных процессов [4] по карте-схеме (рис.10) изолиний накопленного водоотбора подземных вод за период 1997-2015 гг., совмещённой с изолинией вертикальных сдвижений мульды оседания за
2002-2015 гг. – выявлено наличие корреляционных связей площадей максимальных отборов с зонами максимальных оседаний, то есть максимальные значения изолиний добычи подземных вод (от 800 до 1400 тыс. м
3
) входят в зону максимальных изолиний (от -50 до -80 мм) мульды оседания. Таким образом, доказывается, что забор подземных вод, влияет на оседание земной поверхности.
Так же сотрудники института нефтегазовой геологии и геофизики
Сибирского отделения Российской академии наук [3,4] говорят о стабильном оседании земной поверхности Самотлорского месторождения со скоростью
15-20 мм/год, при этом по изолинии -30 мм мульда занимает 2/3, по изолинии
-50 мм 1/2, по изолинии -80 мм площади лицензионного участка
«Самотлорнефтегаз».
46
Рисунок 10 – Схема изолиний накопленного водоотбора подземных вод за
1997-2015 гг., совмещённая с изолинией вертикальных сдвижений мульды оседания за 2002-2015 гг. [4]
Локальные изменения ландшафта за счет опускания микромасштабных участков земной поверхности, подтопление,
47 заболачивание территории, изменение русловых процессов, могут приводить к активизации экзогенных геологических процессов, таких, как оползни, оврагообразование, карст, приводящих к еще более быстрому изменению природных ландшафтов.
Осадка земной поверхности месторождения приводит к изменению углов наклона поверхности. Углы наклона земной поверхности над разломной зоной могут изменяться в зависимости от ее ширины и величины осадки от 0,008 до 0,115 градуса [14]. Данные величины углов наклона в пределах платформенных территорий могут стать причиной формирования эрозионных борозд, а также первопричиной ложбин стока.
У крутых склонов относительная потенциальная устойчивость отдельных компонентов рельефа наименьшая. Здесь при нарушении почвенно-растительного покрова возможна активизация процессов смыва и эрозионного расчленения, а на отдельных подмываемых участках вероятны оползневые процессы. Образование трещин на склонах и оседание поверхности часто влекут за собой возникновение оползней.
Влияние оседания дневной поверхности и понижения уровня грунтовых вод на территории месторождения неоднозначно. С одной стороны, возможно усиление заболачиваемости на территории из-за приближения дневной поверхности к уровню грунтовых вод, а так же характерного для территории избыточного увлажнения.
Нарушение гидрогеологических условий приводит к изменению водно-физических характеристик почвы, вызывая нарушения установившихся ландшафтно- геохимических процессов.
С другой стороны, снижение уровня подземных вод первого от поверхности водоносного горизонта из-за отбора подземных вод, может привести к иссушению почвенного покрова, следовательно, к угнетению или даже к гибели растительности, осушению прилегающих заболоченных земель, обмелению озер, мелких рек. Данный вопрос требует более детального рассмотрения в каждом отдельном случае
В процессе эксплуатации Самотлорского месторождения в случае
48 повреждения, а в особенности при полном уничтожении почвенно- растительного покрова уменьшается альбедо поверхности, возрастает поток тепла в грунт, нарушается установившееся термическое равновесие в системе
«атмосфера – литосфера», что приводит к увеличению мощности сезонноталого слоя и активизации экзогенных термоэрозионных процессов
4.2
Возможное изменение микроклимата (температурно-
влажностных характеристик) на Самотлорском месторождении
Изменение метеорологических величин, характеризующих температурно-влажностный режим приземного слоя атмосферы, является еще одним локальным географическим последствием эксплуатации месторождения.
Для анализа пространственной дифференциации метеорологических параметров с учетом высотных изменений использованы данные метеостанций: Сургут (59 м), Лобчинские (48 м), Ларьяк (55 м) о среднемесячной и годовой температуре и упругости водяного пара воздуха за период 1880-1981 гг. [21] и за период с 1961-1990 гг. [28].
Вычислен вертикальный градиент, который представляет собой изменение метеорологического параметра с высотой на единицу расстояния по вертикали (100м), взятое с обратным знаком.
При исследовании пространственных распределений климатических характеристик и их изменений широко распространено использование высотных зависимостей
[24, 29], которые позволяют при изменении рельефа местности вычислять климатические нормы, например, температуры и влажности воздуха.
Вертикальные градиенты температуры воздуха и упругости определялись по формуле(1) и приводились к 100 метрам:
γ=-∆Т/∆z*100
(1) где ∆Т=Т
2
-Т
1
, ∆z=z
2
-z
1
– приращение температуры (упругости водяного пара) и высоты.
По данным на метеостанциях Сургут и Лобчинские были рассчитаны вертикальные градиенты температуры воздуха и упругости водяного пара в