Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние геоэкологической изученности, методика геоэкологического исследования Северо-Западного Прикаспия .
1.1. Современное состояние геоэкологической изученности Северо-Западного Прикаспия.
1.2. Методологические основы геоэкологических исследований 29
2. Геологическое строение и нефтегазоносность Северо-Западного Прикаспия 49
2.1. Краткая характеристика природных особенностей Северо-Западного Прикаспия
2.2. Основные черты тектоники 52
2.3. История геологического развития 65
2.3. Краткая литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла 75
2.4.Типы локальных поднятий и отрицательных структур.
2.5.Нефтегазоносные комплексы 102
3. Современное состояние природной среды Северо-Западного Прикаспия 119
3.1. Состояние геологической среды Северо-Западного Прикаспия 119
3.2. Неблагоприятные экзогенные геологические процессы и явления Северо- Западного Прикаспия
3.3. Пространственная структура ландшафтов Северо-Западного Прикаспия и их и современное состояние
3.4. Современное состояние компонентов ландшафтов Северо-Западного Прикаспия
4. Геоэкологический анализ влияния освоения месторождений углеводородов на природную среду Северо-Западного Прикаспия и сопредельных регионов
4.1. Источники воздействия на геологическую среду 228
4.2.Существующая антропогенная нагрузка на гедлогическую среду 234
4.3. Влияние на состояние компонентов природно-техногенных ландшафтов освоения месторождений углеводородов в Северо-Западном Прикаспии
4.4. Геоэкологическая обстановка в Северо-Западном Прикаспии 298
5. Пути оптимизации экологической безопасности недропользования при освоении месторождений углеводородов
5.1. Пути оптимизации экологической безопасности недропользования при освоении месторождений углеводородов Северо-Западного Прикаспия и сопредельных
регионов
5.2 Специальные экологические требования к работам по освоению месторождений углеводородов
5.3. Основные мероприятия по снижению воздействия при освоении месторождений углеводородов
5.4. Геоэкологический мониторинг состояния недр Северо-Западного Прикаспия 356
Заключение 374
Литература
- Методологические основы геоэкологических исследований
- История геологического развития
- Неблагоприятные экзогенные геологические процессы и явления Северо- Западного Прикаспия
- Влияние на состояние компонентов природно-техногенных ландшафтов освоения месторождений углеводородов в Северо-Западном Прикаспии
- Специальные экологические требования к работам по освоению месторождений углеводородов
Введение к работе
Актуальность исследований. В последние десятилетия особую тревогу в Северо-Западном Прикаспии вызывают последствия разработки уникального Астраханского серо-газоконденсатного месторождения (АСГКМ), расположенного в низовьях р. Волги на территории Астраханской области. На долю месторождения приходится около 70% запасов углеводородного сырья Южного федерального округа. Во флюидальной системе содержится повышенные (22,0-24,0%) концентрации сероводорода, пагубно влияющего на животный мир и растения. Более того, климатические условия Северо-Западного Прикаспия (резко континентальный климат, большое количество солнечной радиации, повышенное атмосферное давление) приводят к систематическим отрицательным воздействиям на все компоненты природных ландшафтов. Эксплуатация АСГКМ началась с 1986 г. Из года в год происходит увеличение добычи газа. Если в 1997 году на месторождении было добыто около 6,0 млрд. м газа, 1,4 млн. т конденсата и 1,7 млн. т серы, то в 2003 году добыча составила 11,38 млрд. м3 газа, 3,983 млн. т конденсата и 4,61 млн. т серы.
В результате освоения территории техногенная нагрузка на литосферу и окружающую среду удвоилась. При существующем уровне добычи обеспеченность запасами составит почти 200 лет, то есть газохимический комплекс в течение XXI, XXII веков будет оказывать значительную техногенную нагрузку на формирование ландшафтов и окружающую природную среду. Кроме того, планируемое освоение новых месторождений углеводородов и более глубоких нефтеносных пластов на существующих значительно увеличат техногенные нагрузки как по площади, так и по разрезу. Проходящий в пределах рассматриваемого региона нефтепровод Тенгиз-Новороссийск, транспортирующий около 25,0 млн. т нефти в год, (в перспективе до 70,0 млн. т. в год) является потенциальным источником загрязнения верхней части литосферы и всех компонентов окружающей среды.
В настоящее время геолого-поисковые работы сосредоточены в левобережной части р. Волга, а также начинаются в пределах Волго-Ахтубинской поймы и в правобережье. Антропогенная нагрузка усиливается природными климатическими условиями Северо-Западного Прикаспия (резко континентальный климат, большое количество солнечной радиации, повышенное атмосферное давление) приводящими к систематическим отрицательным воздействиям на все компоненты природных ландшафтов.
Геоэкологический анализ нефтегазоносной территории включает выявление фоново
го состояния геологической среды, прогноз ее дальнейших изменений под влиянием при
родных и техногенных факторов, разработка и реализация системы геоэкологической безо
пасности. 3
Основными объектами геоэкологических исследований в данном случае являются горные породы, рельеф, почвы, подземные и поверхностные воды, природные ландшафты, геодинамические, геохимические и другие современные геологические процессы, а также техногенные объекты (разведочные и эксплуатационные скважины, установки предварительной подготовки нефти и газа, насосные станции, трубопроводы, перерабатывающие заводы и объекты сопутствующей инфраструктуры, резервуары со сточными водами).
Цель работы - оценка современных и ожидаемых негативных экологических изменений в геологической среде и ландшафтах Северо-Западного Прикаспия и определение основных направлений оптимизации экологической безопасности недропользования региона.
В связи с этой целью решались следующие задачи:
-
Анализ геологического строения и определение закономерностей формирования нефтегазоносных ловушек Северо-Западного Прикаспия;
-
Определение природно-ландшафтной дифференциации и характеристика состояния геологической среды Северо-Западного Прикаспия;
-
Выявление неблагоприятных экзогенных геологических процессов в связи с освоением месторождений углеводородного сырья Северо-Западного Прикаспия;
-
Выявление и оценка изменений в качественном составе и режиме подземных и поверхностных вод на месторождениях углеводородов Северо-Западного Прикаспия;
-
Оценка современного экологического состояния и ожидаемые негативные изменения в почвенном покрове на территории месторождений углеводородов Северо-Западного Прикаспия;
-
Составление геоэкологической карты Астраханской области в масштабе 1:500000 как основы определения и классификации региональных экологических проблем и ситуаций;
-
Обоснование оптимизации недропользования Северо-Западного Прикаспия. Научная новизна.
-
Выделены закономерности формирования нефтегазоносных ловушек на основе анализа современных данных о геологическом строении Северо-Западного Прикаспия.
-
Впервые проведена комплексная оценка современного состояния геологической среды и природных ландшафтов в целом Северо-Западного Прикаспия в связи с освоением месторождений углеводородов, что позволит в дальнейшем определить пределы устойчивости и допустимые нагрузки на исследуемый регион.
-
На основе анализа геологического строения и литолого-стратиграфической характеристики определены современные и ожидаемые неблагоприятные экзогенные геологические процессы 4
и явления (флювиальные, эоловые, суффозионные, карстовые процессы и др.) на территории освоения месторождений углеводородов Северо-Западного Прикаспия. Дана качественная оценка состава подземных и поверхностных вод и его изменения под воздействием разработки месторождений углеводородов Северо-Западного Прикаспия. Установлено, что химический состав вод в основном определяется транзитным стоком волжских вод (по нефтепродуктам, нитритам, хлоридам и сульфатам, ПАУ, бенз(а)пирена, нафталина и др.). Немалое влияние на уровень загрязнения поверхностных вод оказывает санитарное состояние русел, берегов и прилегающих территорий.
-
Определено, что химический состав почв на территории освоения месторождений углеводородов Северо-Западного Прикаспия зависит в основном от природных факторов (наличия реликтового засоления материнских пород и минерализованных грунтовых вод; в пойме Волго-Ахтубинской поймы тип засоления хлоридно-сульфатный, сульфатный, нередко обнаруживается слабая степень солонцеватости; в пределах пустынной зоны региона тип засоления хлоридно-сульфатный, сульфатный и гидрокарбонатный). Освоение месторождений углеводородного сырья ведет к формированию техногенных грунтов, загрязнению почв минерализованными сточными водами и загрязнению почв в результате осаждения на поверхность атмосферных выбросов.
-
Проведены картографирование и оценка геоэкологической ситуации и впервые составлена «Геоэкологическая карта Астраханской области» масштаба 1:500000. В пределах Северо-Западного Прикаспия выделено шесть геоэкологических районов.
-
На основе анализа современного контроля за состоянием природной среды Северо-Западного Прикаспия предложена система ведения одновременного производственного и регионального геоэкологического мониторинга состояния недр и окружающей среды. Геоэкологическим мониторингом должны быть охвачены все среды, а именно: геологическая среда, атмосферный воздух; поверхностные воды; подземные воды; почвы и грунты; растительный мир; животный мир; потребляемые природные ресурсы; отходы производства. Региональный геоэкологический мониторинг охватывает определенную физико-географическую область и должен осуществляться государственными органами. Производственный мониторинг в обязательном порядке должен осуществляться на каждом промышленном предприятии, в том числе на промыслах и объектах транспортной инфраструктуры.
Защищаемые положения. 1. В основе прогноза негативных последствий освоения месторождений углеводородного сырья Северо-Западного Прикаспия лежит их типизация. По фракционному составу выде-
лено три типа месторождений: серогазоконденсатные, газовые и нефтяные. Наиболее опасно в геоэкологическом отношении освоение серогазоконденсатных месторождений. По степени активизации современных геологических процессов выделено четыре зоны на территории месторождений, расположенных на площадях с преобладанием эоловых процессов, эрозии, пойменного затопления, карста.
2. Потенциальная опасность освоения месторождений углеводородного сырья Северо-
Западного Прикаспия определяется совмещением следующих инженерно-геологических про
цессов: карста, суффозии, пойменного затопления, оползневых процессов, оврагообразова-
ния, подтопления, засоления. Выделен ряд территорий по степени потенциальной опасности
освоения месторождений углеводородного сырья:
1) к наиболее опасным отнесены территории преимущественного распространения современ
ных дельтовых суглинков, глин и песков; дельт, с многочисленными динамичными поверх
ностными водотоками способствующими распространению потенциального загрязнения на
значительные площади и глубину почвогрунтов;
2) наименее опасными следует считать территории преимущественного распространения
современных эоловых песков и супесей, подстилаемых верхне- и нижнехвалынскими песча
ными и глинистыми отложениями; преимущественного распространения верхнехвалынских
морских песков и супесей, подстилаемых верхнехвалынскими эоловыми песчаными и глини
стыми породами в связи с глубоким залеганием грунтовых вод и отсутствием поверхностных
водотоков.
3. Наибольшую потенциальную геоэкологическую опасность освоения месторождений угле
водородного сырья Северо-Западного Прикаспия определяет загрязнение поверхностных и
подземных вод. Установлены две принципиально различные обстановки по степени опасно
сти загрязнения поверхностных и подземных вод:
-
в пустынной зоне исследуемого региона в основном распространено загрязнение подземных вод, так как поверхностные водотоки практически отсутствуют. Негативным фактором здесь является наличие перекрывающих песчаных толщ, уменьшение глубины залегания грунтовых вод и образование в связи с этим локальных очагов подтопления, ухудшение качества минерализации грунтовых вод в результате поступления стоков с различной степенью минерализации;
-
в поименно-дельтовой зоне отмечается в основном загрязнение поверхностных вод. Основным источником загрязнения является транзитный сток, а при освоении месторождений углеводородного сырья Северо-Западного Прикаспия - атмосферные выбросы.
4. Анализ техногенного загрязнения почвенного покрова Северо-Западного Прикаспия по-
6
зволяет выделить два варианта прогноза:
-
оптимистический - при внедрении современных технологий добычи и переработки углеводородов загрязнение почв ожидается минимальным, в основном будет распространено механическое уплотнение грунтов;
-
пессимистический - аналог второй половины 80-х годов работы АГК, когда воздействие на химический состав почв было максимальным. В 30-ти километровой зоне содержание в почве серы и азота превышало в 2 - 3 раза геохимический фон, а к западу от АГК содержание бенз(а)прирена и суммы ПАУ увеличивалось от 10 до 30 раз.
5. В зависимости от свойств геологической среды, природно-ландшафтной дифференциации, наличия и степени освоенности месторождений углеводородного сырья в пределах Северо-Западного Прикаспия выделено шесть геоэкологических районов, различающихся по литолого-стратиграфической характеристике поверхностных отложений, особенностям распространения неблагоприятных геологических процессов и явлений, степени антропогенной нагрузки и негативным геоэкологическим изменениям геологической среды и природных ландшафтов.
Практическая ценность работы. В пределах изучаемого региона проведен наиболее полный комплекс геологических, геоморфологических, почвенных, флористических, геохимических, ландшафтных исследований, включающий дешифрирование аэро- и космических снимков, многолетние полевые исследования, лабораторную и статистическую обработку полученных данных, построение тематических разномасштабных карт и профилей, что позволило установить степень влияния антропогенной деятельности, а именно освоения залежей углеводородного сырья, на состояние геологической среды данного региона. Итоги этих работ составляют основу для долговременного прогноза влияния антропогенного фактора на естественный ход геолого-геоморфологических процессов, формирование ландшафтов, а также комплексного анализа прогрессирующего влияния современных антропогенных и природных воздействий на состояние окружающей среды в целом и геологической среды, в частности. Полученные результаты систематических геоэкологических исследований позволяют дать объективную оценку геоэкологической ситуации в местах повышенной техногенной нагрузки (разработки месторождений углеводородного сырья) и могут быть использованы в других регионах, имеющих аналогичные месторождения.
Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа является итогом более чем 20-летней научной деятельности автора. В ее основу положены результаты мониторинговых исследований, проведенных под руководством и при личном участии
автора в пределах Северо-Западного Прикаспия. Было детально изучено состояние компонентов ландшафтов, в частности геологической среды, рельефа, климатических показателей, поверхностных вод, растительного и животного мира. Проведены комплексные полевые исследования, которые включали многочисленные маршрутные наблюдения, аналитические исследования различных компонентов ландшафтов по ряду ключевых участков и постов наблюдений в течение ряда лет, которые были скореллированы с комплексными физико-географическими и геоморфологическими исследованиями, проводимыми автором в 1977— 1979 гг. Результаты работ использованы в составлении геоморфологической, тектонической картах, карте месторождений полезных ископаемых, опубликованных в Атласе Астраханской области (1997). В 1998 - 2001 г. автор принимал участие в выполнении ФПЦ «Интеграция» по проекту «Эко-лого-экономические исследования Прикаспийской низменности как уникального природного комплекса РФ в условиях интенсивно нарастающей эксплуатации природных ресурсов и угрозы деградации экосистемы региона». В 1998 - 2001 г. участвовала в исследованиях по теме «Геодинамический мониторинг геологической среды зоны влияния: Астраханского серогазоконден-сатного месторождения и Баскунчакского месторождения поваренной соли и гипса», которые велись по заданию Администрации Астраханской области. Полученные материалы использовались в Администрации Астраханской области при текущем и долгосрочном планировании нефтега-зопоисковых работ и их влияния на окружающую среду. На протяжении ряда лет проводились комплексные геоэкологические исследования по лицензионным участкам Северо-Западного Прикаспия по программе геоэкологического мониторинга. Недропользователям были даны рекомендации по дальнейшему освоению лицензионных участков, материалы исследований были использованы при проведении независимой экологической экспертизы участков. Также в 2003 г. была опубликована «Геоэкологическая карта Астраханской области» масштаба 1:500000 (г. Москва). Была координатором астраханской группы авторов карты. В процессе работы автором был составлен авторский экземпляр ландшафтной карты Астраханской области и описание ландшафтов, которые были использованы при составлении «Геоэкологической карты». В 2004 г. опубликована книга «Геоэкологическая характеристика Астраханской области». Автор был ответственным исполнителем исследований, проведенных по заданию ЛУКОЙЛа: «Научное обоснование и выбор первоочередных направлений ГРР на нефть в надсолевом комплексе в пределах Верблюжье - Восточно-Казанский участок»; «Прогноз развития ловушек нефти и газа Полдневского вала по результатам структурно-геоморфологических исследований» в 2000 -2004 гг. Отчеты приняты заказчиком с положительной оценкой.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на Международной конференции «Проблемы добычи и переработки нефти и газа» (Астрахань, 2000), 8
XVI Губкинских чтениях «Развитие нефтегазовой геологии - основа укрепления минерально-сырьевой базы» (Москва, 2002), XIV Международном конгрессе «Новые высокие технологии газоюй, нефтяной промышленности, энергетики и связи» (Астрахань, 7-11 сентября 2004), научных конференциях последних лет профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного университета, Астраханского государственного технического университета, Всесоюзной научной конференции «Астраханский край и современность» (Астрахань, 1997), Российских конференциях «Эколого-биологические проблемы Северного Прикаспия» (Астрахань, 1998, 1999), Международной научной конференции «АГТУ-75 лет» (Астрахань, 2005), Международной конференции «Современные проблемы Каспийского региона» (Астрахань, 20-24 сентября 2005 г.), Международной научной конференции «Проблемы инженерной геодинамики и экологической геодинамики» (Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-3 февраля 2006 г.). Реализация результатов исследования заключается в использовании материалов исследований для прогноза развития влияния нефтегазового комплекса Северо-Западного Прикаспия и изменения состояния природных комплексов по программам Администрации Астраханской области.
По теме диссертации опубликовано 37 работ, среди которых две монографии, одна монография в соавторстве, одна отдельно изданная Геоэкологическая карта Астраханской области масштаба 1:500000 и три карты в атласе Астраханской области.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения, заключения, общим объемом 403 страницы, включая 35 таблиц, 19 диаграмм, 39 рисунков, 14 фотографий и списка литературы из 235 источников.
Автор благодарит за постоянную помощь и внимание при работе над диссертацией научного консультанта д.г.н., профессора Б.И. Кочурова, д.г.-м.н., профессора Н.И. Воронина. Огромная благодарность за содействие и консультации д.г.-м.н., профессору Г.А. Голод-ковской, д.г.-м.н., профессору СВ. Кузнецовой, д.б.н., профессору И.С. Дзержинской, к.г.н., доценту В.П. Щучкиной. Глубокую признательность за долголетнюю совместную деятельность и помощь автор выражает к.г.н., доценту А.В. Антиповой, к.г.н. С. Костовска, к.г.-м.н. СМ. Калягину, Г.А. Лосеву, к.г.н. И.В. Головачеву, В.Г. Малову.
Методологические основы геоэкологических исследований
В зависимости от свойств геологической среды, природно-ландшафтной дифференциации, наличия и степени освоенности месторождений углеводородного сырья в пределах Северо-Западного Прикаспия выделено шесть геоэкологических районов, различающихся по литолого-стратиграфической характеристике поверхностных отложений, особенностям распространения неблагоприятных геологических процессов и явлений, степени антропогенной нагрузки и негативным геоэкологическим изменениям геологической среды и природных ландшафтов.
Практическая ценность работы. В пределах изучаемого региона проведен наиболее полный комплекс геологических, геоморфологических, почвенных, флористических, геохимических, ландшафтных исследований, включающий дешифрирование аэро- и космических снимков, многолетние полевые исследования, лабораторную и статистическую обработку полученных данных, построение тематических разномасштабных карт и профилей, что позволило установить степень влияния антропогенной деятельности, а именно освоения залежей углеводородного сырья, на состояние геологической среды данного региона. Итоги этих работ составляют основу для долговременного прогноза влияния антропогенного фактора на естественный ход геолого-геоморфологических процессов, формирования ландшафт, а также комплексного анализа прогрессирующего влияния современных антропогенных и природных воздействий на состояние окружающей среды в целом и геологической среды, в частности.
Полученные результаты систематических геоэкологических исследований позволяют дать объективную оценку геоэкологической ситуации в местах повышенной техногенной нагрузки (разработки месторождений углеводородного сырья) и могут быть использованы в других регионах, имеющих аналогичные месторождения углеводородного сырья.
Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа является итогом более чем 20-летней научной деятельности автора. В ее основу положены результаты мониторинговых исследований, проведенных под руководством и при личном участии автора в пределах Северо-Западного Прикаспия. Было детально изучено состояние природных компонентов ландшафтов, в частности геологической среды, рельефа, климатических особенностей, поверхностных вод, растительного и животного мира. Были проведены комплексные полевые исследования, которые включали многочисленные маршрутные наблюдения, аналитические исследования различных компонентов ландшафтов по ряду ключевых участков и постов наблюдений в течение ряда лет, которые были скореллированы с комплексными физико-географическими и геоморфологическими исследованиями, проводимыми автором в 1977- 1979 гг. Результаты работ использованы в составлении геоморфологической, тектонической картах, карте месторождений полезных ископаемых, опубликованных в Атласе Астраханской области (1997). В 1998 - 2001 г. автор принимал участие в выполнении ФПЦ «Интеграция» по проекту «Эколого-экономические исследования Прикаспийской низменности как уникального природного комплекса РФ в условиях интенсивно нарастающей эксплуатации природных ресурсов и угрозы деградации экосистемы региона». В 1998 - 2001 г. участвовала в исследованиях по теме «Геодинамический мониторинг геологической среды зоны влияния Астраханского серогазоконденсатного месторождения и Баскунчакского месторождения поваренной соли и гипса», которые велись по заданию Администрации Астраханской области. Полученные материалы использовались в Администрации Астраханской области при текущем и долгосрочном планировании нефтегазопоисковых работ и их влияния на окружающую среду. На протяжении ряда лет проводились комплексные геоэкологические исследования по лицензионным участкам Северо-Западного Прикаспия по программе геоэкологического мониторинга. Недропользователям были даны рекомендации по дальнейшему освоению лицензионных участков, материалы исследований были использованы при проведении независимой экологической экспертизы участков. Заказчиком были использованы результаты исследований при разработке методики и проведении дальнейшего производственного мониторинга. Также в 2003 г. была опубликована «Геоэкологическая карта Астраханской области» масштаба 1:500000 (г. Москва). Была координатором астраханской группы авторов карты. В процессе работы был составлен авторский экземпляр ландшафтной карты Астраханской области и описание ландшафтов, которые были использованы при составлении «Геоэкологической карты». В 2004 г. опубликована книга «Геоэкологическая характеристика Астраханской области». Автор был ответственным исполнителем исследований, проведенных по заданию ЛУКОЙЛа: «Научное обоснование и выбор первоочередных направлений ГРР на нефть в надсо-левом комплексе в пределах Верблюжье - Восточно-Казанский участок»; «Прогноз развития ловушек нефти и газа Полдневского вала по результатам структурно-геоморфологических исследований» в 2000 - 2004 гг. Отчеты приняты заказчиком с положительной оценкой.
История геологического развития
На площади пробурено 5 разведочных скважин. Месторождение контролируется малоамплитудным поднятием субширотного простирания. Размеры структуры по баскунчакским отложениям нижнего триаса 9x4 км, амплитуда не превышает 30 м.
Продуктивные отложения представлены чередованием песчаников, алевролитов и аргиллитов. Эффективная мощность баскунчакского пласта изменяется от 1,3 до 6,8 м. При испытании ветлужских песчаников (скв. 2) был полу-чен фонтан газа дебитом 436 тыс. м /сут. на 14-миллимитровым штуцере. Абсолютная отметка ГВК баскунчакского пласта -2682,1 м, ветлужского - 2725,6 м. Залежи газа пластовые сводовые. Режим предположительно упруговодона-порный.
Третий газоносный пласт тоже приурочен к баскунчакской серии и прослеживается в южной части рассматриваемого региона, где происходит фаци-альное замещение известняков песчаниками.
Промышленные притоки газа из этого пласта получены на Чапаевском месторождении, расположенном в 135 км к северу от г. Элисты, приурочено к одноименному соляному куполу, выявленному и изученному сейсморазведкой МОВ по меловым, юрским и триасовым отражающим горизонтам.
По триасовому отражающему горизонту поднятие представляет собой куполовидную складку северо-западного простирания. Размеры по изогипсе минус 2600 м составляют 5,5x3,5 км, амплитуда более 400 м. Структура разбита на ряд блоков.
В настоящее время на площади пробурено 7 поисково-разведочных скважин. Сводовая скв.1 вскрыла соль на глубине 2060 м, по которой прошла 1200 м. В ней было получены промышленные притоки газа из песчаников второй карбонатно-терригенной пачки баскунчакских отложений. Из этих же отложений отмечаются интенсивные газопроявления на устье скв. 7 после ее ликвидации. Характерным для структуры является резкое угловое и стратиграфическое несогласия в залегании пород триасового комплекса с вышележащими образованиями.
На месторождении выделяются два блока: западный - опущенный и восточный - относительно приподнятый. Величина эффективной мощности пласта изменяется от 3,7 до 55,2 м. Средняя эффективная пористость коллекторов 16%. Коэффициент газонасыщенности 0,74. начальные дебиты газа 150 тыс. м /сут. При опробовании палеоценовых отложений в скв. 309 и 315 были получены притоки пластовых вод с интенсивной нефтяной пленкой.
Нефтеносность нижнетриасовых отложений установлена в восточной части Прикаспийской впадины на соляных куполах Кенкияк, Кокжиде, Кара-тюбе, Акжар и др. Нефтяные залежи имеют небольшие площади, приурочены чаще всего к присводовои части куполов, их крыльям или отдельным блокам [48].
Юрский нефтегазоносный комплекс приурочен в основном к среднеюр-ским отложениям, которые являются регионально продуктивными горизонтами в пределах всей Прикаспийской впадины. Породы - коллекторы представлены пористыми разностями песчаников и алевролитов с невысокими емкостными и фильтрационными свойствами. Поиски нефти и газа в среднеюрских образованиях юго-западной части Прикаспийской впадины проводились длительное время на Бешкульском, Тинакском, Разночиновском, Лебяжинском, Таловском и других поднятиях.
На Бешкульском нефтяном месторождении продуктивный пласт сложен песчаниками. Коллекторские свойства характеризуются открытой пористостью 15% при проницаемости 0,223 мкм2. Нефть имеет плотность 0,919 г/см3, сернистость составляет 1,16-1,57%, содержание парафина - 2,6%, выход светлых фракций до 300С - 32%). Температура застывания нефти - 10-18С
Верблюжье нефтяное месторождение, расположенное в 170 км севернее г. Астрахани, приурочено к соляному куполу, разбитому разрывными нарушениями (рис. 22). Пласты коллекторы представлены мелкозернистыми слабо-сцементированными песчаниками. При испытании скв. 3 дебит нефти соста-вил 70 м /сут через 5 мм штуцер. Нефти лёгкие с удельным весом 0,74-0,84, бессернистые или малосернистые (0,05-0,154%)), содержание парафина 114 13,4%, смол и асфальтенов - 4,23%. Плотность нефти составляет 0,794 г/см3. На северном блоке при испытании скв. 9 получен приток нефти дебитом 35 м3/сут. плотностью 0,892 г/см3.
Неблагоприятные экзогенные геологические процессы и явления Северо- Западного Прикаспия
Район распространения карбонатно-галогенной формации кунгурского яруса нижней перми, (4 тип), хотя и расположен территориально в границах Прикаспийской низменности, резко отличается от перечисленных ранее районов по геологическому строению и другим признакам. Этот район соответствует открытым соляным куполам Баскунчак, Азгир, ядра которых выходят на поверхность земли, а на крыльях обнажаются палеозойские и мезозойские породы. К неблагоприятным геологическим процессам, распространенным в пределах данного района относятся карстовые процессы, дефляция, просадоч-ные явления, развитие участков плоскостного стока, склоновые процессы.
Грунтовые воды содержатся в дислоцированных и закарстованных гипс-ангидритовых кепроках пермского возраста и проницаемых породах от мелового до каменноугольного возраста. Водоупором для них является соляное зеркало соляного купола, а также глины палеозоя и мезозоя. Глубина залегания воды, как правило, 15-20 м, воды сильно минерализованные, особенно на контакте с солью (до 350 - 380 г/л). Вверх по разрезу минерализация уменьшается, падая до 2 - 5 г/л в приповерхностном слое. Минерализованные воды выходят на поверхность в виде множества источников с суммарным дебитом, достигающим на куполе Баскунчак 10 млн. м /год [203].
В пределах долины Волги и притоков было выделены следующие типы инженерно-геологических районов. Первый из них район преимущественного распространения верхнехвалынских и современных аллювиальных песков с линзами и прослоями супесей, суглинков и глин пойменной террасы Волги и притоков.
Образование аллювиальных отложений Волго-Ахтубинской поймы происходило и происходит в обстановке постоянной миграции русла, что обуславливает их значительную литологическую неоднородность. Современные аллювиальные отложения представлены преимущественно песками русловой и пойменной фаций, среди которых встречаются линзы и прослои старичной фации, представленной илами, супесями, суглинками и глинами. Самая верхняя часть аллювиальных отложений представлена пойменной фацией - иловатыми глинами и песками, образующими линзы мощностью до 2-Ю м. Общая мощность аллювиальных отложений Волго-Ахтубинской поймы 20 - 30 м.
Обширная дельтовая равнина Волги, осложненная буграми Бэра, в зависимости от геологического строения подразделяется на несколько типов инженерно-геологических районов. К неблагоприятным геологическим процессам, распространенным в пределах данного типа районов относятся эрозия, оврагообразование, развитие участков плоскостного стока, склоновые процессы.
К 6-му типу отнесен район преимущественного распространения современных дельтовых суглинков, глин и песков. Район данного типа, в пределах которых бугры Бэра отсутствуют, выделяется в северной части дельты Волги и на крайнем юге ее.
В геологическом строении района принимают участие аллювиально-морские современные суглинки и глины с прослоями и линзами песков мощностью до 35 м, подстилаемые хвалынскими песками с прослоями суглинков и глин мощностью около 30 м.
К этому же типу отнесены самые южный район развития молодых дельтовых отложений Волги. Этот район соответствует геоморфологическим районам авандельты. Авандельта представляет собой осушенную полосу современной зоны формирования морского края дельты и состоит из различной величины островов, которые возвышаются над уровнем воды в море на 0,5-1,5м. В ее строении принимают участие аллювиально-морские современные пески и супеси с высоким содержанием илов и прослоями суглинков мощностью от 1 до 4,5, реже 8-9 м. Породы карбонатизированные, рыхлые, подстилаются морскими хвалынскими суглинками и глинами. Грунтовые воды залегают на глубине от 0,5 до 1,2 м, минерализация до 5 г/л.
В геологическом строении принимают участие дельтовые современные суглинки, глины с прослоями песков и супесей мощностью до 3-Ю м. Залегают они на нижне- и верхнехвалынских отложениях, литологически представленных шоколадными глинами, суглинками, супесями и песками. Глубина за 190 легания грунтовых вод зависит от рельефа и изменяется от 0 до 4-6 м. Минерализация вод от 1 до 5 г/л, реже до 10 г/л. К неблагоприятным геологическим процессам, распространенным в пределах данного типа районов относятся эрозия, аккумуляция, миграция водотоков.
К следующему типу (7) отнесен район преимущественного распространения современных озерно-аллювиалъных песков, супесей, суглинков, глин. Он выделяется на западной и восточной окраинах дельты Волги.
В геологическом строении бугров Бэра, как и в других районах Прикас-пия, принимают участие морские нижнехвалынские глины и пески и верхне-хвалынская эоловая «бугровая» толща, по числу пластичности представленная суглинками и супесями, перекрытая элювиально-делювиальными лессовыми породами. В межбугровых понижениях залегают современные озерно-аллювиальные отложения, представленные песками и супесями с линзами и прослоями глин и суглинков. Ниже расположены верхне- и нижнехвалынские морские пески и глины.
Грунтовые воды в местах развития бугров приурочены к хвалынским отложениям на глубине 5-15 м и имеют минерализацию более 10 г/л, а в межбугровых понижениях - чаще к озерно-аллювиальным и дельтовым современным отложениям с глубиной залегания 1-5 м.- минерализация их колеблется от 1 до 10 г/л. К неблагоприятным геологическим процессам, распространенным в пределах данного типа районов относятся эрозия, развитие участков плоскостного стока, склоновые процессы, формирование делювиальных отложений.
Влияние на состояние компонентов природно-техногенных ландшафтов освоения месторождений углеводородов в Северо-Западном Прикаспии
Для водотоков Волги нижняя граница содержания кислорода, обеспечивающая нормальное развитие ихтиофауны, составляет 6,0 мг/дм3. Снижение этого показателя до 2,0 мг/дм3 приводит практически к полной гибели рыб. Кислородный режим поверхностных вод низовий Волги за весь период наблюдений не выходил за пределы ПДК и варьировал в пределах 6,00-16,00 мг/дм3. Максимальное содержание кислорода приходилось на период ледостава, когда в результате низких температур не только повышалась растворимость, но и снижались окислительные процессы.
В теплый период года его концентрация снижалась до 6,0-10,2 мг/дм3. Максимальные значения во всех пробах определялись только в проточных водотоках, а минимальные - в малопроточных.
В целом, повсеместно содержание кислорода не выходило за рамки ПДК (6,0 мг/дм ). Таким образом, по этому показателю качество воды Волго-Ахтубинской поймы и дельты Волги в районе АГКМ оценивалось, как вполне удовлетворительное. Диоксид углерода - находится в воде в виде молекул. Главным источником С0г в природных водах являются процессы окисления органического вещества. Концентрация его в реках и озерах рыбохозяйствен-ного назначения не должна превышать 30 мг/дм (ПДК). Между С02 атмосферы и воды существует равновесие. В воде водоемов диоксид углерода служит основным источником углерода для гидрофитов.
Содержание СОг в значительной мере определяется величиной рН. При рН 4,5 из компонентов карбонатного равновесия в воде присутствует только свободная углекислота, что является косвенным показателем при ацидифика-ции воды. Снижение рН вызывает растворение бикарбонатов и выделение СОг в воду.
В период, предшествующий пуску АГК, концентрация СОг в водах поймы и дельты колебалась от нескольких десятых долей до 20 мг/дм3, причём к концу лета часто снижалась до нулевых значений. За весь период наблюдений значения СОг в воде проточных водотоков составляли 0-9,2 мг/дм . в мало-проточных 0-13,7 мг/дм . Минимальные уровни зафиксированы при низких температурах и в период половодья. Летом с активизацией биохимических процессов его значения возрастали в 2-3 раза. Среднемноголетняя концентрация диоксида углерода составила 2,31 мг/дм3, что значительно ниже ПДК. Распределение СС»2 по водотокам было неравномерным. Так, в Бузане его концентрация менялась на протяжении 10 км в два раза. Причина этого может быть связана с гидрохимическими и биохимическими особенностями водотоков, а не с деятельностью АГК.
Природные воды всегда содержат в себе то или иное количество органического вещества, разнообразного по своей природе и свойствам, поступающего в него извне. Эти вещества можно подразделить на две группы: продукты биохимического распада растительных и животных остатков и обмена веществ; продукты трудноразлагаемой органики, как правило, антропогенного происхождения. Эти продукты попадают в водоем, в основном, с промышленными и бытовыми стоками, а также поступают с водосборной площади и из подземных водозаборных горизонтов. Количество этих веществ определяется по величине бихроматной окисляемости.
В районе исследования этот показатель оставался на уровне, предшествующему пуску АГК, и практически по средним величинам всегда превышал ПДК. Амплитуда изменений довольно значительна; в воде малофотонных во-дотоков она определялась в диапазоне 4-164 мгОг/дм . а проточных 8-162 мгСУдм3 при средних значениях 33,2-42,8 мгОг/дм3 .Сезонная динамика в отдельные годы не совпадает, но в большинстве случаев максимум отмечался в период половодья и осенью, что в основном связано с гидрологическим режимом. При этом основное загрязнение органикой было связано с транзитным стоком, а также и с влиянием местных источников загрязнения.
Таким образом, в настоящее время нет достаточных оснований связывать высокие значения органического вещества в данном районе с деятельностью АГК. Хлориды (СІ) поступают в поверхностные воды через взаимодействие атмосферных осадков с почвами, а также в составе сточных вод и обладают высокой миграционной способностью. В речных водах их содержание колеблется от долей до десятков и сотен мг/дм3. Для рыбохозяйственных водоемов ПДК по С1 равно 300 мг/дм . Концентрация данного иона является одним из критериев загрязнения водоема. Необходимо отметить, что содержание СІ в водотоках исследуемого района по нашим данным составляло 0.1-0,3 ПДК. Режим хлоридов в дельтовых водотоках изменялся в диапазоне 33,5-39.9 мг/дм .
В водотоках, окаймляющих АГК, концентрация С1 колебалась от 31,2 до 99,5 мг/дм3, при средних значениях 37.8 мг/дм3. Сезонная динамика хлоридов в малопроточных водотоках, в основном, повторяла их концентрацию в транзитном стоке.
Таким образом, за весь период эксплуатации АГК изменений в режиме хлоридных ионов не отмечено.
Углеводородное загрязнение поверхностных вод. Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных загрязняющих веществ. Основными источниками поступления нефтепродуктов в речные воды является попадание их со сточными водами предприятий, со смывом с сельскохозяйственных и промышленных объектов, атмосферными осадками и выбросами водного транспорта. Поступая в водоемы, углеводороды очень медленно подвергаются естественному окислению, что приводит к их накоплению в водных экосистемах [173, 174].
Понятие «нефтепродукты» условно ограничивается только углеводородной фракцией, которая составляет 70-90% от суммы всех веществ, присутствующих в нефти и продуктах ее переработки. Спектр этих веществ оказывает токсичное воздействие на гидробионтов при превышении ПДК для рыбохозяйственных водоемов (0 05 мг/дм3).
Многолетние исследования показали, что чаще всего в речных водах низовий Волги встречаются углеводороды типа минерального масла.
В период, предшествующий пуску, и в первые годы работы АГПЗ (1986 1988) максимальные концентрации нефтепродуктов в основном русле Волги достигли 60-100 ПДК, в малопроточных водотоках, окаймляющих АГК — 20-30 ПДК. Сезонная их изменчивость выражалась в увеличении на спаде половодья, что обусловлено смывом углеводородов с затопленных территорий. При этом общая повторяемость случаев превышения ПДК на всех водотоках поймы и дельты составляла 100%. В последующие годы эта тенденция сохранялась.
Каких-либо закономерностей в распределении нефтепродуктов, связанных с расположением водотоков относительно АГК, не зафиксировано. В 1990 году на затопляемых территориях количество углеводородов снизилось и составляло 0,12 -1.20 мг/дм3.
Такая тенденция сохранилась и в последующий период (1991 - 1997 гг.) и связана со значительными сокращениями объемов перевозок водным транспортом, а также сокращением промышленного производства в бассейне всей Волги и, таким образом, выявляет основной источник данного загрязнения (табл. 28, диагр. 15).
Влияние на состояние компонентов природно-техногенных ландшафтов освоения месторождений углеводородов в Северо-Западном Прикаспии
С позиций академика В.И. Вернадского нет более надежного способа восстановить нарушенные экосистемы, чем создать условия, благоприятствующие их самоочищению. Оно осуществляется в результате биогидрохимического круговорота, включая процессы синтеза, деструкции и трансформации органического вещества по трофическим цепям микроорганизмов, растений и животных.
Работа любой технологической системы требует больших количеств пресной воды, причём, газонефтехимическая промышленность является водоемкой.
Астраханский газовый комплекс не является исключением и для его функционирования в проектном режиме необходимо 57000 м3/сут. пресной воды. При этом объём возвратных вод составляет более 24000 м /сут.
Проектная схема АГК предусматривает канализацию сточных вод осуществлять по отдельным системам в зависимости от ее качества.
Основной поток сточных вод - слабозагрязненные производственные стоки, которые после предварительной очистки от нефтепродуктов в смеси с хоз-бытовыми стоками поступают на установку биологической очистки и далее в емкость сезонного регулирования (ЕСР). Дождевые стоки с промплощадки ГПЗ по отдельному коллектору собираются в емкость дождевых стоков, оттуда также направляются в ЕСР. Кроме того, в ЕСР из заводской котельной поступают шламовые стоки, образующиеся при регенерации ионообменных фильтров цеха химводоподготовки. Во избежание засоления ЕСР и ЗПО предусмотрена возможность подачи шламовых вод на размыв подземных емкостей и далее откачка в соленые озера.
На соленых озёрах происходит осаждение соли, и организовано предприятие по производству поваренной соли как технической, так и пищевой. Таким образом, частично решена проблема утилизации высокоминерализованных вод.
Проектом предусмотрено использование сточных вод из ЕСР в вегетационный период для полива сельскохозяйственных культур на земледельческих полях орошения (ЗПО). Здесь необходимо отметить, что проектные решения по организации производства сельскохозяйственных культур на ЗПО выполнены не были. Это связано, в основном, с особенностями природных условий региона и недостаточностью технических решений.
Канализационные очистные сооружения (КОС-2) предназначены для приема и биологической очистки сточных вод, жилпоселков и стройбаз АГК. Проектная производительность по переработке промстоков составляет 3700 м3/сутки и ограничивается мощностью установки предочистки (нефтеловушка, флотация). Производительность блока биологической очистки, куда поступает смесь хозбытовых сточных вод и предварительно очищенных от гру-бодисперсной части нефтепродуктов производственных сточных вод, составляет 24300 м3/сут.
В настоящее время проведена реконструкция установки предварительной очистки, что позволило основную часть стоков очистить от нефтепродуктов и значительно снизить негативное воздействие на качество вод в ЕСР.
Система очистных сооружений состоит из механической предварительной очистки (нефтеловушки, флотаторы, отстойники) и биологической очистки.
Нестабильное качество сточных вод, поступающих на КОС-2, часто связано с аварийными сбросами. В процессе очистки иногда повышается минерализация сточных вод до 3 г/дм3, что связано с поступлением из котельной высокоминерализованных стоков.
Содержание некоторых металлов в сточной воде, поступающей в ЕСР, обнаруживалось на том же уровне, что и в районе водозабора комплекса. Ры-бохозяйственные ПДК были превышены по цинку, меди, марганцу, хрому. Необходимо отметить, что в ЕСР выявлено увеличение концентраций марганца, никеля, хрома и кадмия, что может быть связано с коррозией оборудования, а также с поступлением из сырья в процессе переработки.
Неэффективность работы очистных сооружений в первые годы по многим ингредиентам показала, что они работали в условиях недостаточного количества и угнетенного состояния активного ила. Это обусловливается нестабильностью состава сточных вод, наличием значительного количества нефтепродуктов и недостатком биогенных веществ, необходимых для питания биологических объектов [15].
Таким образом, качество воды в ЕСР указывает на недопустимость их сброса в открытые водоемы. Поэтому единственным решением данной проблемы в настоящее время является утилизация очищенных сточных вод на земледельческих полях орошения (ЗПО). Применяемая технология приводит к деградации пустынного ландшафта в результате подтопления и заболачивания территории АГК и появления техногенных озер. Эта проблема существует и на Оренбургском газоперерабатывающем комплексе.
Для решения данных проблем необходимо значительно снизить объем водопотребления, что при данной технологии АГК практически невозможно. Другой путь - это сброс сточных вод в поверхностные водоемы. Он так же в настоящее время трудно осуществим, хотя работать в данном направлении необходимо. И последний наиболее реальный путь - это применение бессточных технологий.
Для решения этой задачи на АГК разработана и создается система оборотного водоснабжения. В основе замкнутой системы лежит глубокая доочистка [14, 219].
При существующей системе очистки повторное использование без дальнейшей обработки возможно лишь для немногих целей. Основным требованием к воде оборотной системы является снижение жёсткости, содержания взвешенных веществ и растворенных солей.
