Введение к работе
Актуальность темы. Нефтяная промышленность, играя важнейшую роль в экономике России, в связи с риском аварийных разливов нефти и высокоминерализованных пластовых вод является и одной из наиболее экологически опасных отраслей. Наряду с технологическими путями снижения аварийности, существуют также организационно-планировочные, основывающиеся на учете пространственной неоднородности факторов сохранности нефтепроводов (НП) и других промысловых объектов. Об их значительных потенциальных возможностях свидетельствуют большие различия фактических уровней удельной аварийности в зависимости от геолого-геоморфологических условий эксплуатации сооружений.
Разработка нефтяных месторождений Удмуртской Республики ведется более сорока лет (промышленная - с 1969 года). За это время сформировались техногенные системы промыслов, негативно влияющие на экосистемы региона. Достаточную актуальность приобретают проблемы, связанные с данным видом природопользования. Наиболее серьезной и трудно решаемой может стать проблема нефтяного загрязнения почв. Основными источниками нефти и пластовых вод, попадающих в природную среду, является оборудование промыслов. Загрязнение почв может отмечаться в непосредственной близости от скважин, насосных станций, установок подготовки нефти, резервуарных парков, вдоль промысловых нефтепроводов.
Именно промысловые нефтепроводы (их протяженность только на одном месторождении может составлять сотни километров), как источник нефтяного загрязнения, наиболее опасны - нефтяные пятна при аварийных разливах не локализуются внутри обваловок, которыми защищены территории, где размещается технологическое оборудование; ареалы загрязнения при авариях нефтепроводов намного обширнее.
Один из предпочтительных путей минимизации риска экологического ущерба, наносимого окружающей среде (ОС) при авариях нефтепроводов - их предупреждение на стадии проектирования линии НП. Причем, необходимо учитывать как технические характеристики объекта, так и условия, существующие в среде, вмещающей НП. Практически все НП в наших климатических условиях прокладываются под землей. Именно верхняя часть горных пород, выходящих на дневную поверхность играет роль вмещающей толщи для
линии НП. В Удмуртии, как правило, это - отложения четвертичного возраста.
Пристальный интерес исследователей к четвертичюму периоду геологической истории вполне объясним. Выявление закономерностей формирования и состава этих отложений носит, прежде всего, практический смысл. С ними связано значительное количество месторождений полезных ископаемых (в Удмуртии, например, песчано-гравийная смесь, торф).
Четвертичные отложения распрространены очень ц ироко. Часто они служат непосредственным «субстратом», основанием ,щя объектов, создаваемых человеком. Формирование полноценного представления об особенностях пород данного периода, их вещественном составе, физических и механических свойствах необходимо для правильного планирования любого строительства, возведения и безаварийной эксплуатации зданий и сооружений, коммуникационных сетей.
Поверхностные отложения (часто - четвертичного возраста) играют роль депонирующей среды для ЗВ различной природы. Свойства четвертичного покрова могут оказывать влияние на интенсивность накопления загрязнений в грунтах какой - либо территории, определять возможность и скорость миграции поллютантов
Современные отложения выполняют функцию физического основания ныне существующих как ландшафтов, так и экое 4стем, служат источником вещества в этих системах. Свойства пород, выходящих на земную поверхность, влияют на многие процессы и определяют большое количество характеристик ландшафта - теплообмен, водообмен, процессы рельефообразования и формирования почвенного покрова, а через свойства почв - на биоту.
Уникальность отложений, образовавшихся на протяжении четвертичного периода, заключается и в их высокой информативности о событиях недавнего прошлого планеты, а также в очень широкой распространенности. Проведение аналогий с современными процессами и фациальный анализ четвертичных отложений позволяют сделать выводы о протекании природных процессов в антропогене - в первую очередь составить представление об особенностях рельефообразования и изменениях климата. Привлечение различных научных дисциплин -палеонтологии, палеоботаники, палеоантропологии и палеогеографии делает возможным реконструкцию обликов былых ландшафтовт
Цель работы - оценка характеристик четвертичных отложений и геоморфологического строения, включая экзогенные процессы, территории для выявления их роли как фактора экологи неского риска
аварийности трубопроводов и других объектов добычи и транспортировки нефти на территориях нефтяных промыслов Удмуртской Республики.
Задачи, решаемые для достижения этой цели, состоят в следующем:
1. Наиболее полная систематизация сведений о покрове
четвертичных отложений и экзогенных геологических процессов (ЭГП)
на территории Удмуртской Республики - особенностях литологии,
распространенности различных их типов, датировке отложений.
2. Анализ закономерностей пространственного распределения
аварий существующих линий НП в зависимости от морфометрических
характеристик рельефа; ориентировка трубопроводов на склоне.
-
Анализ влияния на аварийность НП четвертичных отложений различного генезиса, их инженерно - геологических характеристик, ЭГП.
-
Анализ уровня аварийности нефтепроводов, проложенных на территориях распространения различных стратиграфо-генетических комплексов, в зависимости от длительности их эксплуатации.
5. Разработка практических рекомендаций по прокладке
нефтепроводов на месторождениях нефти в Удмуртской республике (при
освоении новых и реконструкции старых месторождений) с учетом
геолого-геоморфологических условий для снижения числа аварий,
наносящих значительный ущерб ОС.
Источниками информации при написании работы послужили: материалы геологических фондов; результаты инженерно-геологических изысканий, проведенных на месторождениях нефти (в том числе и с участием автора);
многочисленные публикации, в которых затрагивается данная тематика;
нормативная документация и указания к выполнению соответствующих видов работ;
результаты многочисленных полевых наблюдений и
исследований на нефтяных месторождениях
Удмуртской Республики: Чутырском, Южно
Никольском, Дебесском, Пибаньшурском,
Шадбеговском, Пызепском, Центральном,
Патраковском, Михайловском, Юськинском,
Тукмачевском, Черновском, Сосновском, Быгинском,
Арланском, Алексеевском. Данные месторождения
рассредоточены практически во всех частях Удмуртии
(рис. 1) и способны выполнить функиию ключевых
ги залегания и четвертичных
исследований, территориях
участков при характеристике особенност
распространенности генетических гипов
отложений.
результаты эколого-геоморфологических
выполненных в 2000 и 2001 г. не
Чутырского, Южно-Киенгопского, Нязь -- Сундурского,
Никольского, Шадбеговского, Пызепского, Дебесского,
Михайловского нефтяных месторождений (съемки
выполнены в том числе и автором);
эколого - геоморфологические карты, составленные по
итогам съемок;
информация ремонтных служб неф}едобывающих
предприятий о местах и датах порывов.
фактора экологического нёфтепроводных систем, диссертационной работы, подтвержденные различия
промысловых
Научная новизна работы. Выполнен ан&лиз геолого-геоморфологичеких условий территории Удмуртской Республики как
риска аварийности
Исследования, выполненные в рамках
позволили: 1) выявить статистически инженерно-геологических характеристик отложений различного генезиса; 2) выявить прсстранствснные закономерности распределения аварий промысловых нёфтепроводных систем в зависимости от различных факторов.
Практическая значимость работы. Анализ пространственного распределения аварий промысловых нефтепроводов в зависимости от инженерно-геологических свойств грунтов и характеристик рельефа на крупных месторождениях (Чутырско-Киенгопском, Нязъ-Сундурском) выявил определенные закономерности в расположении участков линий НП с повышенной аварийностью. Учет этих закономерностей необходим при проектировании, строительстве и реконструкции нефтепроводов и систем поддержания пластового давления.
Основные защищаемые положения. На аварийность
промысловых трубопроводов статистически достоверно влияет характер вмещающих их отложений, характеристики почвенного покрова, морфологические и морфометрические особенности соответствующих форм и элементов рельефа, расположение трубопроводов по отношению к ним.
Пониженной (в два раза ниже среднего) аварийностью отличаются участки нефтепроводов, проложенные на территориях, где
развиты элювиально - делювиальные отложения. Напротив,
повышенной в 2 - 2,5 раза аварийностью отличаются линии, проходящие по делювиальным, делювиально - солифлюкционным склонам и овражно-балочньш комплексам. Повышенная (в 1,4 - 1,5 раза) аварийность отмечается и в пределах современных пойм и I надпойменных террас. Максимальное число порывов приурочено к склонам и аллювиальным поверхностям, т. е. к местам наиболее интенсивной деятельности (ЭГП).
Установлено, что наибольшей коррозионной активностью обладают техногенные грунты, биогенные отложения болот и старичной фации аллювия, повышенной - элювиальные глины, делювиальные и делювиально-солифлюкционные суглинки. Пониженная коррозионная активность характерна для песчаных покровов эолового генезиса.
К наиболее благоприятным для сохранности трубопроводов можно отнести дерново - карбонатные и дерново - слабоподзолистые почвы, к аварийно опасным - овражно - балочные дерновые, дерново -сильноподзолистые и серые лесные оподзоленные почвы.
Максимальное количество порывов приурочено к склонам крутизной 2 - 4 (экстремумы обеих кривых отмечаются в этом диапазоне значений), на субгоризонтальиых поверхностях аварийность ниже ( до 2х раз ). С увеличением уклона до 11 этот показатель медленно снижается, на самых крутых склонах - снижается резко в 2 - 2,5 раза, причем эта тенденция сохраняется вне зависимости от генезиса склона.
Повышенной аварийностью отличаются линии, пересекающие склоны параллельно или перпендикулярно линии их падения.
Выявленные закономерности могут быть использованы для предварительной оценки условий сохранности проектируемых и реконструируемых трубопроводов в зависимости от вариантов их размещения.
Апробация работы. Результаты исследований использованы для разработки регламента по снижению аварийности трубопроводов от внешних воздействий, связанных с характером четвертичных отложений, почв и ЭГП на месторождениях нефти ОАО «Удмуртнефть». Кроме того, они докладывались и опубликованы в журнале «Нефтегазовое дело», в сборниках материалов конференций регионального и федерального уровней. Основные положения диссертации опубликованы в виде статей и тезисов.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Текста - 148 страниц, рисунков - 23, таблиц -37; список литературы - 163 названия (в том числе фондовой - 56)
