Содержание к диссертации
Введение
1. История исследований газоконденсатных месторождений региона
1.1. История исследований газоконденсатных месторождений, социально-экономические и физико-географические условия территории 8
1.2. Особенности геологического строения 23
1.3. Гидрогеологическая и инженерно-геологическая характеристика 38
2. Характеристика источников загрязнения газоконденсатных месторождений
2.1. Основные технологические показатели разработки углеводородного сырья 46
2.2. Отходы производства и пути их утилизации и рекуперации 49
2.3. Трудно очищаемые сточные воды и системы их водоотведения 54
2.4. Воздействие процесса разработки месторождений на окружающую среду 63
3. Методика исследований и прогнозная оценка экологических последствий строительства нефтегазового комплекса 73
3.1. Общие положения 73
3.2. Полевые и камеральные работы 76
3.3. Дистанционные методы исследования 80
3.4. Изучение источников и ареалов загрязнения вод 82
3.5. Прогнозная оценка состояния компонентов окружающей среды 93
3.6. О складировании трудно очищаемых сточных вод в поглощающих горизонтах 101
4. Обеспечение экологической безопасности работы нефтегазового комплекса
4.1. Обоснование мест строительства объектов НТК 126
4.2. Физико-химические исследования закачиваемых в пласт трудно очищаемых сточных вод 131
4.3. Необходимость подготовки сточных вод перед закачкой и требования к их составу 140
4.4. Технология подготовки и закачки промышленных стоков в поглощающие горизонты земной коры 143
5. Мероприятия по защите окружающей среды 162
5.1. Мероприятия по охране геологической среды и природных вод от загрязнения и истощения 162
5.2. Обеспечение безопасности складирования трудноочищаемых сточных вод в поглощающих горизонтах 171
5.3. Технико-экономическая оценка целесообразности использования поглощающих горизонтов 183
5.4. Комплексный мониторинг и его основные блоки 192
Заключение 208
Список использованных источников 210
Приложения 242
- История исследований газоконденсатных месторождений, социально-экономические и физико-географические условия территории
- Отходы производства и пути их утилизации и рекуперации
- Изучение источников и ареалов загрязнения вод
- Физико-химические исследования закачиваемых в пласт трудно очищаемых сточных вод
Введение к работе
Актуальность работы. Районы разработки газовых и газоконденсатных месторождений (ГКМ) Южного Приуралья относятся к территориям с напряженными геоэкологическими условиями из-за значительной техногенной нагрузки на окружающую среду (ОС) и гидросферу. В регионе хорошо освоены Оренбургское нефтегазоконденсатное (ОНГК) и Совхозное газовое месторождения, а в Кугарчинском районе Башкортостана проектируются к эксплуатации месторождения Саратовско-Беркутовской группы. Уже сегодня нефтегазовыми комплексами (НТК) региона накоплены сотни миллионов тонн жидких и твёрдых отходов при отсутствии почти везде очистных сооружений. Реки и воды аллювия служат главными источниками водоснабжения, испытывая предельную техногенную нагрузку от НТК на геологическую среду (ГС). Мероприятия по защите ОС на предприятиях региона не дают ожидаемых результатов. Поэтому исключительно актуальны при освоении новых ГКМ задачи совершенствования систем защиты ОС и уязвимых к загрязнению водохозяйственных объектов (ВХО) на основе накопленного в регионе опыта. Автор опирается на этот опыт и труды отечественных и зарубежных ученых.
Целью диссертации является разработка геоэкологических аспектов, методов исследования, оценки и прогноза состояния природно-технических систем (ПТС) на ГКМ Южного Приуралья и обоснование мероприятий по минимизации техногенной нагрузки. Решались следующие задачи:
оценить современное состояние ОС и ВХО на ГКМ Южного Приуралья;
разработать мероприятия по защите ГС на основе способности ее к самоочищению и схемы типизации территории по уязвимости к загрязнению;
обосновать безопасность для ОС технологии закачки токсичных сточных вод в глубокие поглощающие горизонты (ГПГ);
разработать способы оперативной локализации очагов загрязнения природных вод и грунтов при участившихся авариях на продуктопроводах;
обосновать мероприятия по минимизации техногенной нагрузки на
ОС.
Объект исследований: геологическая среда Южного Приуралья, формирующаяся под влиянием природных и техногенных факторов.
Предмет исследований: техногенная трансформация ГС на ГКМ.
Научная новизна результатов исследований:
приемы оценки экологической ситуации и типизации территории по уязвимости к загрязнению ГС, включая геоэкологические аспекты ПТС ГКМ, существенно уточняющие геоэкологическую ситуацию в регионе;
геоэкологическое обоснование выбора безопасных технологий эксплуатации ГКМ и критериев выбора мероприятий, позволяющих минимизировать техногенную нагрузку на ГС, включая использование ГПГ;
приемы управления экологической ситуацией на основе использования геодинамической модели, важнейших закономерностей формирования ГС и инженерной защиты территории, зданий и сооружений для минимизации техногенной нагрузки и повышения эффективности обезвреживания очагов загрязнения при разработке ГКМ.
Практическая значимость результатов исследований:
Построены схемы типизации территории ГКМ по уязвимости к загрязнению, позволяющие экологически обоснованно размещать инженерную инфраструктуру и обеспечить защиту ВХО.
Разработана геодинамическая модель строения и формирования глубоких горизонтов земной коры, облегчающая выбор объектов подземного строительства для локализации трудно очищаемых сточных вод и обосновано их складирование по схеме оборотного водоснабжения.
Разработан комплекс мероприятий и патент на полезную модель № 66702, обеспечивающие минимизацию техногенной нагрузки на ВХО и ОС.
Фактический материал и методы исследований. Применялись современные методы оценки взаимодействия объектов ГКМ с ОС и ВХО, а также методы аналогии, лабораторные, экспериментальные и расчётно- графические методы и данные по оценке устойчивости ГС и ВХО к загрязнению. Собраны и обработаны данные по физико-химическим анализам природных и сточных вод (712 проб), почв и грунтов (436 образцов).
Основные положения, выносимые на защиту:
Районирование территории газоконденсатных месторождений региона по уязвимости к загрязнению, вытекающее из особенностей формирования ПТС и обеспечивающее дифференцированный подход при размещении техногенной нагрузки (главы 1, 2, разделы 3.1-3.5).
Зависимость возможности захоронения загрязненных сточных вод в глубоких поглощающих горизонтах от геолого-литологических особенностей, физико-химических и коллекторских свойств пластов, определяющих их гидрогеологические параметры (раздел 3.6, глава 4).
Приемы и средства защиты ОС с системой ликвидации последствий аварий на продуктопроводах, основанные на способности ГС к самоочищению и позволяющие оперативно локализовать их негативное воздействие (глава 5).
Достоверность научных положений подтверждается использованием методов статистической обработки данных большого фактического материала и официальной информации о состоянии ОС и водных ресурсов, положительными результатами внедрения исследований в проекты ГКМ.
Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при составлении проекта разработки Саратовско-Беркутовской группы ГКМ.
Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты работы докладывались: на 10-й Международной конференции «Экология и развитие общества» (СПб., 2007), на 7-ой Всероссийской НТК «Актуальные проблемы состояния и развития НТК России», на научной конференции: «Экология и рациональное природопользование» Российской Академии Естествознания (Москва, 2007), на конференции «Актуальные проблемы науки и практики/Информационные технологии в организации производства» (Тольятти, 2007), на 1-м Уральском экологическом конгрессе (Екатеринбург, 2007), а также на Всероссийской НПК «Водохозяйственные проблемы и рациональное природопользование» (Оренбург, 2008).
По теме диссертации опубликовано 22 работы, в т.ч. 13 — в рецензируемых изданиях, одна коллективная монография и патент на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 319 наименований, приложений. Объем текста - 160 стр., количество рисунков — 25, таблиц — 28.
За советы и консультации при подготовке диссертации и помощь в работе автор выражает благодарность научному руководителю проф. А.Я. Гаеву, профессору П.В. Панкратьеву, к.т.н. И.Н. Алферову, а также коллегам по работе в ООО "ВолгоУралНИПИгаз" и, особенно, И.Е. Клейменовой и A.A. Донецковой.
История исследований газоконденсатных месторождений, социально-экономические и физико-географические условия территории
Профиль неэродированных черноземов состоит из горизонтов Апах +А1+ АВ + В +ВС + С. Средне эродированные почвы утратили в результате эрозии большую часть верхнего горизонта А, их почвенный профиль состоит из АВпах + В + ВС + С. По мере потери верхней части профиля происходит уменьшение содержания гумуса. Если принять этот показатель в пахотном слое неэродированных почв за единицу, то у слабо эродированных почв он составит 0,8, у средне эродированных — 0,7. При эрозии почв вниз по профилю уменьшается содержание общего азота и гуминовых кислот, связанных с кальцием, и возрастает содержание нерастворимого остатка.
В долине р. Ик с лугово-черноземными почвами грунтовые воды залегают на глубине 3+7 м. Лугово-черноземные почвы очень близки к черноземам, отличаясь от них более темной окраской, повышенной гумусностью (35+70 см) и наличием оглеения в нижних горизонтах. Почвы высокоплодородны. Оценка состояния почвенного покрова выполнена по результатам исследований почвенных образцов, проведенных лабораторией «Нефти и газа» ЦНИПР филиалов ОАО «АНК» Башнефть» и «Ишинбайнефть» в 2006 г. Содержание нефтепродуктов в них варьирует от 0,105 до 0,565 г/кг, а хлоридов 0,01 %.
Растительность территории относится к подзоне Южной лесостепи с лесным фондом площадью 2507 га и лесистостью 80+84 %. Средний возраст леса 63+68 лет. Леса делятся на пойменные (вдоль р. Б. Ик) и водораздельных пространств. Общий запас древесины района составляет 85,7 тыс. м . Основные породы — липа (34 %), дуб (22 %), клен (8 %), береза (13 %), сосна (7 %) [13, 20]. Выделены ландшафтные виды и их растительность: 1) Холмисто-увалистые предгорья с широколиственными лесами на серых лесных почвах. 2) Низкогорные хребты с горными серыми лесными, дерново- подзолистыми почвами с дубовым криволесьем и дубово-коротконожковыми лесами. 3) Платообразные равнины и плоскогорья с дубовыми остепненными лесами, луговыми степями, пашнями на серых и темно-серых лесных почвах, типичных и выщелоченных черноземах. 4) Возвышенные эрозионно- расчлененные равнины с широколиственными и вторичными мелколиственными лесами на темно-серых лесных почвах. 5) Грядово- увалистые равнины с широколиственными лесами, луговыми степями и пашнями на серых лесных почвах и типичных черноземах. В пределах холмисто-увалистых предгорий, низкогорных хребтов и платообразных равнин и плоскогорий формируются широколиственные липово-кленово- дубово-сытневые леса в сочетании с березой и дубняками остепненными. Травянистая растительность представлена ковылем красивейшим, ковылем перистым, ковылем узколистным, типчаком, подмаренником настоящим.
Согласно зоогеографическому районированию территория относится к южно-уральскому горно-лесному округу, к Европейской лесостепной провинции [104]. Наибольшая плотность представителей животного мира
приурочена к лесам и поймам рек. На открытых территориях обитают: сурок, тушканчик, заяц-русак, степной хорек. Сурок и тушканчик занесены в «Красную книгу Башкирской АССР» [139]. Для леса характерна высокая плотность и относительная стабильность численности популяций лесных животных. Здесь обитают медведь, рысь, башкирская белка, кабан, лось. Обитатели речной поймы представлены популяциями бобра, выдры, утки, болотной черепахи, полоза узорчатого. Болотная черепаха и узорчатый полоз занесены в «Красную книгу Башкирской АССР». Характерно также большое разнообразие птиц. Основные представители: малая мухоловка, кольчатая горлица, крапивник, пеночка-трещотка [13, 104].
Особо охраняемые природные территории в границах нефтяных месторождений отсутствуют. На расстоянии 4 км к юго-востоку от с. Мраково расположен зоологический заказник «Икский», организованный в 1972 г. Его площадь составляет 29300 га.
Использованы материалы геологической съёмки листов N-40-XXVII, N- 40-XXX1II и обобщающие работы [1, 2, 13, 18, 20, 67, 68, 132, 144, 169, 178180, 192-194, 263,284, 298].
После открытия Ишимбайского месторождения нефти в Приуралье, развернулись средне-крупномасштабные геологические съемки (1933-1945 г.г.), тематические исследования (1932-1975 г.г.) и поисковое бурение с целью изучения нефтеносности палеозойских отложений. Издана «Геологическая карта Приуралья» под редакцией Б.М. Келлера (1950). В 1963-1965 г.г. Подгорновская, Саратовская, Исимовская, Беркутовская и прилегающие структуры были покрыты кондиционной геологической съемкой масштаба 1:200000, все стратиграфические единицы были приведены к единой унифицированной стратиграфической схеме. Параллельно проводились аэромагнитная съемка (1938-1960), гравиразведка (1947-1968), электроразведка (1957-1961) и сейсморазведка (1960-1968). Гравиметрическая съемка масштаба 1:50000 позволила выделить зоны гравитационных максимумов, перспективные для поисков нефтегазоносных структур. В масштабе 1:50000 построены структурные карты по опорному электрическому горизонту, приуроченному к поверхности солей кунгурского яруса. Сейсморазведочные работы в масштабе 1:50000 позволили дать рекомендации о дальнейшем направлении работ по глубокому разведочному бурению на Подгорновском, Саратовском, Исимовском и Беркутовском поднятиях. С 1963 по 1974 г.г. здесь пробурены пятьдесят скважин и открыто Саратовское газоконденсатное месторождение. На всех отмеченных участках в 19 скважинах получены промышленные притоки газа и конденсата. Газ этих месторождений характеризуется содержанием сероводорода до 6% об., а углекислого газа до 3%. В связи с этим продуктивные скважины вначале были законсервированы, а затем ликвидированы из-за сероводородной коррозии оборудования. Лишь 7 скважин оборудованы противофонтанной арматурой в антикоррозионном исполнении и находятся в консервации [198].
Отходы производства и пути их утилизации и рекуперации
Основные закономерности региона отражены на схеме гидрогеологического районирования по А .Я. Гаеву (рис. 7.1). Район новых месторождений изучен в процессе государственной гидрогеологической съемки масштаба 1:200000 листов М-40-ХХХШу Н-40-ХХУП и ведения государственного водного кадастра РБ, др. [68, 77, 132, 144, 178-180, 191- 193, 207, 263, 284, 305]. По схеме гидрогеологического районирования РФ западная часть территории относится к Белоуральской группе бассейнов пластовых и пластово- блоковых безнапорно-субнапорных вод (Ш-7Б-2), восточная — к Западно- Уральской группе бассейнов пластовых, пластово-блоковых и трещинно- карстовых вод (Х1-2Б-1) с границей по левобережью р. Бол. Ик и контакту кунгурских и артинских отложений. В разрезе выделяются зоны: активного, замедленного и весьма замедленного водообмена с региональной водоупорной сульфатно-галогенной толщей пород кунгурского яруса. Основное воздействие от техногенеза будет испытывать на себе зона активного водообмена с основными ресурсами пресных подземных вод питьевого качества.
По ВСЕГИНГЕО выделяются следующие водоносные горизонты и комплексы. Водоносный горизонт аллювиальных четвертичных отложений (а 3) развит в долинах крупных и мелких рек района. Общая мощность аллювиальных отложений в бассейне р. Бол. Ик меняется от 9,0 до 15-К23 м.
В долинах малых рек мощность не превышает 5-КО м. Подземные воды приурочены к песчаным и гравийно- галечниковым образованиям нижне-, средне-, верхнечетвертичного и современного (голоценового) возраста, выполняющим речные долины. Мощность водовмещающих пород равна 5- -20 м. В подошве горизонта залегают отложения — от средне- каменноугольных до плиоценовых. Статический уровень составляет 2,9+3,3 м на пойме, 2,6+6,5 м - на первой и 8,2-И 2,0 м — на второй надпойменной террасах. Обводненность горизонта в пределах поймы и первой надпойменной террасы крупных рек высокая. Дебиты скважин варьируют в диапазоне 1,1+8,0 л/с при понижении 0,1+0,74 м. На второй надпойменной террасе дебиты скважин уменьшаются до 0,48-4,1 л/с, при понижении 0,12-4,67 м. По физическим свойствам подземные воды аллювия чистые, прозрачные, без цвета, без запаха, с температурой от 6 до 10 С. По химическому составу воды преимущественно гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-сульфатные с кальциево-магниевым, магниево-кальциевым и кальциево-натриевые составом и минерализацией до 0,5 г/дм . Общая жесткость составляет 2+6 мг-экв/дм . Повышение минерализации воды до 1,8 г/дм связано с бытовым загрязнением в колодцах, где жесткость вод достигает 26 мг-экв/дм , содержание N03 -489 мг/дм , содержание железа — 1,4 мг/дм , а марганца - 0,55 мг/дм . Забор воды осуществляется шахтными и абиссинскими колодцами, а также одиночными скважинами, которые удовлетворяют спрос мелких индивидуальных хозяйств. Горизонт перспективен для сооружения водозаборов инфильтрационного типа.
Воды спорадического распространения.- Воды делювиальных четвертичных отложений (сК2) развиты широко по склонам долин рек. Ширина полосы развития делювия составляет 4+6 км, а в долинах рек - 1+2 км. Мощность отложений меняется от 1,5 до 20 м, увеличиваясь к подножьям склонов до 37,0 м. Подземные воды распространены спорадически, а ресурсы их ограничены. Воды спорадического распространения отложений плиоцена (N2) и миоцена (N1), а также водоносный комплекс объединенных отложений средней юры, верхнего мела, палеогена и неогена ( -Мг) развиты локально.
Водоносный комплекс отложений нижнего триаса (Т1) широко развит в западной части рассматриваемой территории, в междуречье Ташла-Наказ- Яман-Юшатырь (хр. Мал. Наказ). Нижнетриасовые отложения представлены толщей переслаивающихся песчаников, глин, алевролитов, конгломератов. Общая мощность их меняется от 400 до 1600 м. Для них характерна фациальная изменчивость и выклинивание. Разгрузка вод происходит в виде родников по эрозионным врезам на отметках 230+450 м с дебитом 0,1+4,0 л/с. Воды пресные, гидрокарбонатные, гидрокарбон атно-сульфатные
Изучение источников и ареалов загрязнения вод
В последнее десятилетие при изучении современного состояния природных и антропогенных экосистем все большее значение приобретает широкое применение дистанционных методов и технологий в комплексе с наземными. Комплексирование достигается, в частности, путем использования многоцелевых авиазондов, оснащенных аппаратурой зондирования в тепловом, оптическом, инфракрасном, рентгеновском и радиоволновых диапазонах. Для построения экспресс-карт спутники и зондировщики оснащены оборудованием, которое позволяет получать цветосинтезированные карты (планы) на топооснове почти любого масштаба. Результаты исследований могут быть представлены в виде таблиц, графиков и цифровых карт. Уточненная топооснова обеспечивает принятие решений и подготовку прогнозов [14, 93, 94].
Из Госкомцентра «Природа» получены материалы дистанционного зондирования по залетам на 1989-2006 г.г. с системой «Фрамм», которая позволяет получить спектрозональные и синтезированные снимки масштаба от 1:40000 до 1:1000000. Предполевое дешифрирование аэрофотоснимков на основе прямых и косвенных дешифровочных признаков способно «проявить» элементы рельефа, геологические структуры, гидросеть, растительность и техногенные процессы. На предполевых работах намечаются эталонные участки для изучения засоления почв, опустынивания района и пр. Выполняется подбор приборов, оборудования и материалов, проверка точности приборов и т.д.
При полевых исследованиях все материалы дистанционного зондирования сопровождаются фотосхемами и упорядочены по маршрутам - залетов и по порядку номеров, распределены по маркировочным конвертам, отобраны снимки на эталонные участки. В начале полевого сезона выполняются аэровизуальные и наземные маршруты с целью уточнения и дополнения представлений о районе для корректирования программы исследований. Аэровизуальные маршруты производятся с использованием вертолетов или самолетов и осуществляются вкрест простирания основных геологических структурных зон, аномальных геофизических и геохимических полей. Полевые работы проводятся с фото- и видеосопровождением и телесъемкой. Важным моментом при этом является непрерывность наблюдений, что позволяет сопоставить полученные результаты с изменением их структурных характеристик. В комплексе с аэрокосмическими работами в полевых условиях осуществляется гидрогеоэкологическое опробование почв, грунтов, донных отложений, атмосферного почвенного воздуха, подземных и поверхностных вод, снегового покрова и микробиологической их заселенности.
Суть камеральных работ заключается в проведении топографического, геоморфологического, геологического, структурного и геодинамического дешифрирования лесных сообществ, почв, сельскохозяйственных угодий, техногенных объектов и др. Выполняется системный эколого- геологический анализ тематического дешифрирования аэро- и космофотоснимков. а) при дешифрировании космофотоснимков в районе Оренбургского газоконденсатного месторождения выделялись линейные и кольцевые зоны. Первые интерпретируются как морфоструктуры или тектонически ослабленные зоны, вторые отображают новейшие структуры - соляные купола, играющие важную роль в создании весьма сложной гидрогеоэкологической обстановки в этом районе; б) на фотоматериалах хорошо отображаются участки распространения эоловых песков - признака опустынивания, проявления солончаков и засоления почв. При выявлении масштабов и интенсивности опустынивания земель наиболее информативны летние снимки, на которых хорошо видна граница между площадями, покрытыми растительностью и эоловыми песками; в) на аэрофотоснимках крупного масштаба в различных районах Оренбуржья отчетливо выделяются леса с различным состоянием растительности: с усыхающими и отмирающими деревьями. Это происходит под воздействием вредителей или техногенного загрязнения; г) полигоны бытовых и производственных отходов и, например, свалки, как правило, на аэрокосмических снимках имеют геометрически правильные формы, они нередко сопровождаются сплошными или несколькими небольшими дымами; пруды и емкости-накопители дешифрируются по специфическим контурам, напоминающим треугольник, в основании которого находится земляная отсыпка; кроме того, эти сооружения безошибочно определяются по наличию воды; д) при дешифрировании техногенной нагрузки по прямым признакам аэрозонально от промышленных предприятий выделяются пылевые шлейфы и хорошо регистрируются выбросы через трубы, особенно по зимним фотоснимкам, потери и выбросы из коммуникаций: нефтепродукты, сероводород, неочищенные сточные воды и т.д.; е) при комплексном анализе результатов тематического дешифрирования аэрокосмоснимков и сопоставлении их с полевыми материалами достаточно достоверно определяется состояние природного комплекса. Отчетливо картографируются основные территории, подверженные загрязнению от различных источников: промышленных, сельскохозяйственных, транспортных, геотехнологических, бытовых и т.д. Установлено, что в Оренбургской области в настоящее время крупными очагами техногенного загрязнения являются города Оренбург, Новотроицк, Орск, Медногорск и др.
Физико-химические исследования закачиваемых в пласт трудно очищаемых сточных вод
Следует подчеркнуть, что водоотведение с предприятий газовой промышленности осложняется не только токсичностью ряда компонентов сточных вод, но и техногенно напряженным состоянием районов ее развития, значительным загрязнением гидросферы промышленными отходами других производств. Метод подземного захоронения промышленных стоков находит широкое применение на предприятиях газовой промышленности и позволяет выиграть время для разработки более совершенных технологий. При разработке метода мы выполняем следующие основные изыскания: геолого- геофизические и инженерно-гидрогеологические, физико-химические, технологические, санитарно-гигиенические и технико-экономические [298]. Изыскания выполняются по этапам: 1) поиски подземного хранилища; 2) создание опытной установки; 3) разработка технического проекта; 4) строительство сооружений по захоронению с вводом их в опытно- промышленную эксплуатацию; 5) перевод сооружений в эксплуатацию. В результате разрабатывается технологический регламент эксплуатации сооружений с обоснованием вопросов безопасности их эксплуатации.
Поиски подземного хранилища начинаются с выбора глубоких проницаемых горизонтов, пригодных в качестве коллекторов для захоронения промышленных стоков. Обобщаются геолого-геофизические материалы по району. Строятся геолого-гидрогеологические разрезы и карты, тектонические схемы, петрофизические диаграммы. Чем глубже залегает горизонт, тем дороже обходится хранилище. Максимально используются материалы глубокого бурения, проводившегося здесь ранее для разных целей. По геолого-геофизическим материалам определяется структурное положение намеченных полигонов. Работы выполняются в несколько стадий: 1) оцениваются возможности подземного захоронения на различных объектах; 2) выполняются поиски благоприятных структур и коллекторов; 3) производится предварительная, а затем детальная разведка. По результатам бурения характеризуются водоносные горизонты, перспективные для захоронения, и водоупорные перекрытия, наличие тектонических нарушений, трещиноватости и гидрогеологических окон. Через скважины выполняются откачки и нагнетания. Выделяются горизонты с повышенной проницаемостью и обосновываются варианты размещения хранилищ с ориентировочной оценкой затрат по их строительству и эксплуатации. Из вариантов выбирается наиболее оптимальный. За ним на основе законодательства о недрах закрепляется горный отвод. Выдаются исходные данные для проектирования и строительства опытной установки.
На втором этапе работ, на выбранном участке проектируется, строится и испытывается опытная установка. В ее состав входят поглощающие и наблюдательные скважины, водозабор при испытании на чистой воде, насосы по перекачке и закачке воды в скважины, система водоводов. Уточняются: а) литологический состав, мощность и коллекторские свойства пласта; б) литологический состав, водоупорные свойства, мощность экранирующей покрышки; в) направление и скорость движения подземных вод; г) приемистость и коэффициент приемистости поглощающих скважин, прогноз изменения давления закачки. Используются промыслово- геофизические методы, одиночные и кустовые откачки и нагнетания, а также данные изучения керна и пластовых вод. Рассчитываются гидродинамические параметры, и определяется модель пласта-коллектора и перекрывающих его водоупоров [48]. Моделируются возможные схемы размещения поглощающих скважин, и обосновывается оптимальная сеть их расположения, рост пластового давления в каждой скважине во времени. На основе опытных испытаний выдаются исходные данные для промышленного проектирования. На стадии технического проекта и рабочих чертежей с учетом особенностей геологического разреза обосновываются конструкции поглощающих скважин. Проектом предусматриваются мероприятия по освоению скважин, а также комплекс исследовательских работ, включая наблюдения за распространением ареалов загрязнения в горизонтах пресных подземных вод. Обосновывается ширина первой санитарной зоны охраны вокруг сооружений по закачке, которая обычно составляет 15-50 м.
На этапе опытно-промышленной закачки стоков уточняются параметры пласта-коллектора, модель рабочего пласта и даются уточненные сведения о предполагаемом росте пластового давления в каждой скважине на перспективу. На этапе эксплуатации постоянно осуществляется контроль за параметрами поглощающих скважин. Фактические данные по закачке сопоставляются с прогнозными, и отрабатывается технология закачки. Уточняются скорость и фронт продвижения сточных вод по пласту, контролируется техническое состояние скважин и отсутствие загрязнения в горизонтах пресных подземных вод.
Газовые и газоконденсатные месторождения - в структурно- геологическом отношении приурочены к платформам, краевым прогибам и впадинам. Условия захоронения сточных вод в этих структурных зонах благоприятны, но требуют изучения поглощающих горизонтов и экранирующих покрышек. При выборе поглощающих горизонтов особое внимание уделяется пористости и проницаемости коллекторов. Сумма проницаемых интервалов определяется как эффективная мощность поглощающих горизонтов. Этот показатель в сочетании с упругоемкостью пластовой среды определяет емкостные свойства горизонтов. Проницаемость пород при этом обусловливает приемистость и определенную скорость распространения стоков от призабойной зоны скважины. На коллекторские свойства пород оказывает влияние и их литолого-минералогический состав. Трещиноватость определяет проницаемость пласта, но не играет существенной роли при определении емкости коллектора, составляя десятые доли процента от общей емкости пласта.
Водоносные горизонты и комплексы отделены друг от друга водоупорными перекрытиями, которые в регионе представлены пластами аргиллитов, глинистых пород, плотных известняков и сульфатно-галогенных пород. Локализация сточных вод в глубоких горизонтах зависит не только от водоупорных покрышек, но и от структурно-тектонических условий. Региональный структурный план территории обусловливает определенную степень закрытости недр. О степени закрытости недр, возможно, судить по характеру изменения в разрезе градиента минерализации [51, 140], под которым понимается величина, характеризующая рост минерализации растворов на 100 м глубины. Высокие значения градиента указывают на отсутствие водообмена, что имеет место при развитии мощных и выдержанных водоупоров. Для оценки степени закрытости недр М.А. Гатальский предложил вычислять коэффициент гидрогеологической закрытости, как отношение минерализации вод (мг/л) к глубине залегания водоносного горизонта (м). В.И. Гуревич и В.А. Кротова оценили закрытость структур через отношение минерализации вод к хлорбромному коэффициенту.
