Нарушение компонентов природной среды при проведении нефтебуровых работ в белорусском Полесье

0
292
нарушение компонентов природной среды при проведении нефтебуровых работ

Научно-технический прогресс и необходимость обеспечения потребностей народного хозяйства требуют от энергетического комплекса страны ускорения поиска, разведки, а также увеличения добычи го­рючих полезных ископаемых. Это приводит к интенсивному негативному техногенному воздействию на компоненты природной среды территории республики. Геоэкологические проблемы, обусловленные по­иском, разведкой и добычей нефти, характерны и для территории Белорусского Полесья.

Под влиянием проведения нефтебуровых работ на территории Припятского нефтяного бассейна формируются геоэкологические условия, обусловленные комплексом природных факторов (рельефом, климатом, речной сетью, почвенно-растительным покровом, геолого-гидрогеологическими условиями, тек­тоническим строением и нефтеносностью прогиба), которые в разной степени реагируют на техногенное вмешательство в природную среду.

В геологическом отношении район исследований приурочен к Припятскому прогибу, который входит в состав Русской плиты Восточно-Европейской платформы. Длина прогиба около 280 км, ширина 140—150 км, он сложен мощной толщей осадочных и частично вулканогенных образований. По геологическим и эксплуатационным условиям выделяются межсолевой, подсолевой карбонатный, подсолевой терригенный и надсолевой девонские продуктивные комплексы [1].

В геоморфологическом отношении основная часть региона относится к области Белорусского Поле­сья. Гидрогеологические условия изучаемой территории отличаются особой сложностью, в разрезе вмещающих отложений выделяются около 30 водоносных горизонтов и комплексов, содержащих пресные и минеральные воды, промышленные рассолы. Основная масса нефтяного загрязнения переносится в со­ставе водных смесей, в связи с этим большое значение в оценке геоэкологической ситуации в районе ис­следований приобретают сведения о характере залегания водоносного горизонта грунтовых вод. Выде­ляются несколько градаций степени защищённости водоносных горизонтов Припятского нефтеносного бассейна: участки с незащищёнными грунтовыми водами приурочены к поймам и болотным массивам, сложенным с поверхности хорошо проницаемыми породами; участки со слабо защищёнными грунтовы­ми водами встречаются в пределах озёрно-аллювиальной равнины, на речных террасах; относительно защищённые воды характерны для вторично водно-ледниковых и моренно-зандровых равнин; защищён­ные грунтовые воды приурочены к площадям развития моренного и конечно-моренного рельефа, пред­ставленного супесчано-суглинистыми породами с низкими коэффициентами фильтрации [2].

В пределах Припятского прогиба выделено 103 вида почв. В структуре почвенного покрова нефтеносного бассейна преобладают дерново-подзолистые заболоченные почвы (дерново-подзолисто-глееватые и глеевые) и торфяно-болотные, занимающие 56,5 % территории исследования. Нефтяные ме­сторождения приурочены чаще всего к участкам с полугидроморфными почвами. На исследуемой терри­тории доминируют следующие природные ландшафты: аллювиально террасированные, вторичные водно-ледниковые и нерасчлененные комплексы с преобладанием болот и широко развитой речной сетью (главная речная артерия — р. Припять с её притоками).

К техногенным факторам воздействия на природную среду относятся: количество пробуренных глубоких скважин, плотность пробуренных скважин на 100 км2, количество месторождений нефти (табл.). На территории прогиба открыто 62 месторождения нефти, из которых 46 — разрабатываемые, 8 — раз­ведываемые, 8 — законсервированных.

Источники загрязнения при бурении скважин разделяются на постоянные и временные. К постоян­ным относятся источники, образованные в результате фильтрации и утечки жидких отходов бурения из земляных шламовых амбаров, к временным — буровая площадка: дизельный блок (склад ГСМ), насосная группа, блок очистки буровых растворов, узел приготовления буровых растворов, циркуляционная система, блок хранения и приготовления химических реагентов; водоводы; трубопроводы; продуктопроводы; резервуары-отстойники; коррозия промыслового оборудования; поглощение бурового раствора; выбросы пластовых флюидов; межпластовые перетоки; нарушение герметичности; затопление, подтоп­ление территории буровой площадки и др.

Показатели техногенного воздействия на компоненты природной среды Припятского нефтеносного бассейна и их ранжирование по интенсивности проявления

Интенсивность Количество Плотность пробуренных Количество
техногенного воздействия (балл) глубоких скважин скважин, шт./ЮО км2 месторождений нефти
Максимальная (5) более 50 более 0,5 28
Интенсивная (4) 25—50 0,25—0,5 25
Существенная (3) 5—25 0,05—0,25 9
Минимальная (1,2) 1—5 0,01—0,05 0


Трансформация горных пород верхних слоёв литосферы

Вскрытие и разрушение буровым инструментом горных пород приводит к падению внутрипластового давления, изменению напряженного состояния пород в массиве, вызывает дегазацию пород и вод, образованию новых минералов, образование трещин и каверн в породе, выпадению солей и отложению парафина, образованию техногенных проса­док земной поверхности, возникновению техногенных землетрясений, а также изменению температурно­го режима пород, слагающих данные слои. На территории прогиба пробурено около 2 тыс. глубоких (2,0—5,4 км) скважин различного назначения. Глубина вскрытия нефтяных залежей изменяется от 1612 м (Березинское месторождение) до 4 580 м (Первомайское). Из них 337 вскрыли кристаллический фундамент. Количество скважин по прогибу распределяется следующим образом: поисковые — 663 скважины; эксплуатационные — 469 скважин; разведочные — 376 скважин; параметрические — 114 скважин; нагнетательные для поддержания пластового давления — 81 скважина и другие. Скважины бурятся с разным назначением (категорией), поэтому они по-разному влияют на верхние слои литосфе­ры. Наиболее негативное воздействие оказывают поисковые, разведочные, параметрические, а также на­гнетательные скважины.

Интенсивность негативного воздействия процессов бурения связана с глубиной и сроками бурения скважин. Чем продолжительнее время бурения, тем сильнее уплотняется почвенный покров и увеличива­ется давление на почву и грунты. Самый длительный срок (до 4 лет) бурились 3 скважины; от 2 месяцев до 1 года — 1 555 скважин; от 1 до 2 лет — 173 скважины; до 6 месяцев бурилось — 400 скважин.

Глубина бурения скважин определяет мощность зоны проникновения несвойственных литосфере веществ. Большинство скважин (1 525) пробурено в диапазоне глубин от 2 800 до 4 400 м. В диапазоне от 1 000 до 2 800 м пробурено 265 скважин, 61 скважина пробурена на глубину до 2 400 м , 142 скважины с глубиной от 4 600 до 5 000 м.

При бурении скважин для крепления стенок забоя применяются обсадные трубы, в затрубное пространство последних подается специальный цемент. Общий вес металла обсадных труб, использованных при бурении нефтяных скважин на территории Припятского прогиба, составляет 418,7 тыс. т. По основ­ным крупным месторождениям эти данные распределились следующим образом: Речицкое — 28,8 тыс. т; Осташковичское — 43,5 тыс. т; Мармовичское — 11,1 тыс. т. Образующиеся продукты кор­розии существенным образом изменяют геохимическую среду верхней части литосферы, учитывая при­родный повышенный фон Fe в грунтовых водах территории Припятского Полесья.

Изменение состава и свойств поверхностных и подземных вод

Разработка месторождений сопровождается негативными процессами в подземной гидросфере: изменяется пластовое давление в залежи, падают или повышаются уровни подземных вод, истощаются ресурсы пресных и минеральных вод, сни­жаются концентрации ценных компонентов, пластовые воды смешиваются с поверхностными, изменя­ются скорости движения и параметры химического, газового состояния и температуры подземных вод. При контакте промывочных жидкостей с пластовыми водами выпадают в осадок разнообразные соеди­нения: MgS04, СаС03, NaCl, Fe(OH)2, Fe(OH)3, КС1 и др. Это вызывает загрязнение грунтов минераль­ными солями, особенно ярко этот процесс проявляется в районах шламовых амбаров, складов ГСМ и других технических объектов. Минерализация вод первого от поверхности водоносного горизонта в зоне воздействия амбаров достигает 40—60 г/дм3, что примерно в 100 раз превышает минерализацию вод в естественных ненарушенных условиях.

Анализ причин загрязнения водоносных горизонтов в процессе нефтедобычи показал, что основны­ми источниками загрязнения подземных вод являются различного рода утечки, которые обеспечивают 60-70 % поступления загрязняющих веществ. Согласно Программе «Экология» (1990—1995 гг.), межпластовые перетоки обеспечивают 6-7 % поступления в водоносные горизонты загрязняющих компо­нентов [2].

Особо следует отметить, что при бурении скважин возникают различные аварийные ситуации. Наи­более часто происходит поглощение бурового раствора (124 аварии), что способствует загрязнению под­земных вод и пород.

На территории Припятского прогиба отмечается загрязнение поверхностных вод в результате попа­дания нефти в водоёмы, болотные массивы и реки, расположенные вблизи буровых площадок. На по­верхности воды образуются нефтяные пленки, которые способствуют угнетению живых организмов и водной растительности.

Загрязнение почвенного и растительного покрова

В результате разливов нефти и последующего окисления высокомолекулярных продуктов её состава на поверхности почвы образуются корочки, весь­ма устойчивые к разложению, а при многократных разливах тяжёлой нефти — твёрдые асфальтоподоб­ные покровы. В процессе вертикальной миграции смолисто-асфальтовые компоненты нефти сорбируют­ся верхними горизонтами почв, иногда прочно цементируя их, что ухудшает водно-воздушные свойства почв и нередко приводит к их заболачиванию и смене окислительно-восстановительной обстановки. Для почвенного покрова характерно преобладание хлоридно-натриевого засоления. Так, площадь участков (ореолов) засоления в районах шламовых амбаров достигает 4,5 га. Содержание солей в почвенном слое изменяется от 0,5 (на границе ореолов) до 20—30 г/кг у амбаров. В пределах Припятского прогиба под обустройство каждой скважины отчуждается от 2,3 до 3,0 га земли (площадь засоления значительно пре­вышает территорию, выделяемую под одну скважину). Среднее содержание нефти в почве на территории буровой площадки изменяется в пределах от 30—160 г/кг почвы. Всего под буровые скважины было от­ведено 5 892,6 га земли.

Растительный покров на территории буровой площадки подвергается механическому воздействию, при котором он либо полностью уничтожается, либо весьма существенно нарушается. Установлено, что после проведения первичных мероприятий по подготовке скважин к бурению, в период последующей их эксплуатации, на насыпях и валах формируются угнетенные растительные сообщества.

Химическое загрязнение территории нефтяных площадок является более интенсивным и эколого­опасным по сравнению с механическим разрушением горных пород. Его действие оказывается более пролонгированным по времени и захватывает большое подземное и поверхностное пространство.

Для уменьшения техногенных нагрузок на природную среду в районах проведения нефтебуровых работ рекомендуется проведение следующих мероприятий: кустовое бурение, использование колтюбинговых установок, применение заколонных пакетов, герметизация промыслового оборудования, примене­ние нейтральных буровых растворов, применение оборотного водоснабжения, сооружение очистных со­оружений для сточных вод, захоронение отработанных буровых растворов с их предельной нейтрализа­цией, создание опытно-промышленных подземных хранилищ для захоронения отработанных глинистых буровых растворов и заселённых шламов, полная биологическая рекультивация территорий бывших бу­ровых площадок и т. д.

  1. Полезные ископаемые Беларуси: К 75-летию БелНИГРИ / Под ред. П.3. Хомича, С.П. Гудака, А. М. Синич­ки. Мінск: Адукацыя i выхаванне, 2002. 528 с.
  2. Геоэкология Беларуси / М.Г. Ясовеев, В.Б. Таранчук, Е.Б. Антипин и др. Минск: ИООО «Право и экономи­ка», 2006. 412 с.

Авторы: Ю.А. Гледко, Е.Б. Антипин
Источник: Актуальные проблемы геологии и поисков месторождений полезных ископаемых: Материалы V Университетских геологических чтений. ― Минск: БГУ, 2011. ― 102 c. Ст. 92-94.