Прогноз влияния геологоразведочных работ на нефть и газ на геологическую среду южной части Волго-Ахтубинской поймы

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

Специальность 25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

ПРОГНОЗ ВЛИЯНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА НЕФТЬ И ГАЗ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ ЮЖНОЙ ЧАСТИ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ

Кудинов Владимир Владиславович

Ростов-на-Дону, 2006

Работа выполнена в Астраханском государственном техническом университете на кафедре геологии нефти и газа

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Воронин Николай Иванович

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Бочкарев Анатолий Владимирович

кандидат геолого-минералогических наук, профессор Холодков Юрий Иванович

Ведущая организация: Астраханский научно-исследовательский и проектный институт газа (г. Астрахань)

Защита состоится 2006 года на заседании Диссертационного совета Д212.208.15 при Ростовском государственном университете. По адресу: 344090 г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, геолого-географический факультет РГУ, ауд. 201, тел: (8632) 22-57-01, факс (8632) 22-57-01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного университета. По адресу: 344006, г.Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять Учёному секретарю диссертационного совета по указанному адресу.

Автореферат разослан 2006 года.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук, доцент В.Г. Рылов

Общая характеристика работы

Актуальность представленного исследования заключается в том, что на современном этапе развития происходит непрерывный рост потребности в углеводородном сырье, что естественно влечет за собой увеличение территорий вовлекаемых в поисково-разведочные работы на нефть и газ, и соответственно увеличивается потребность в информационном обеспечении экологических условий осуществления геологоразведочных работ, особенно информации по трансформации геологической среды уникальных, крайне чувствительных к техногенному влиянию, с малым потенциалом естественной устойчивости природных систем.

Так, в последние годы, началось проведение геологоразведочных работ на нефть и газ в пределах южной части Волго-Ахтубинской, в связи, с чем возросла роль техногенного фактора при формировании современного облика ее геологической среды. Геологическая среда южной части Волго-Ахтубинской поймы уникальна по многим характеристикам и обладает низким естественным потенциалом устойчивости в связи с некоторыми особенностями гидрогеологического и гидрологического режимов, экзогенных геологических процессов, характеристиками ландшафтного комплекса. В связи с этим необходима качественная геоэкологическая оценка и прогноз ее трансформации при воздействии техногенных факторов, связанных с осуществлением геологоразведочных работ на нефть и газ.

Целью данного исследования является прогноз техногенной трансформации, и разработка системы геоэкологического мониторинга, геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы на основе геоэкологической оценки современного состояния основных ее компонентов и их изменения на различных этапах проведения геологоразведочных работ на нефть и газ на примере Пойменного серогазоконденсатного месторождения (СГКМ).

В связи с указанной целью решались следующие задачи:

провести комплексную геоэкологическую оценку современного состояния основных компонентов геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы;

оценить техногенную трансформацию компонентов геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы при осуществлении геологоразведочных работ на Пойменном СГКМ;

провести сравнительный анализ влияния на геологическую среду южной части Волго-Ахтубинской поймы основных этапов геологоразведочных работ на нефть и газ (на примере Пойменного СГКМ);

дать прогноз развития и возможности функционирования геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы в условиях проведения геологоразведочных работ на нефть и газ;

составить схему комплексного геоэкологического мониторинга территорий проведения геологоразведочных работ на нефть и газ в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы.

Научная новизна. Автором впервые проведена сравнительная геоэкологическая оценка современного состояния основных компонентов геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы и представлен прогноз их техногенного изменения при осуществлении поисково-разведочного бурения на нефть и газ.

Защищаемые положения.

1. Высокая активность процессов экзогенной геодинамики, литологическая неоднородность и наличие прямых гидродинамических связей внутри гидрогеологической системы комплекса четвертичных отложений предопределяют незащищенность геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы от техногенного вмешательства.

2. Основная часть техногенной нагрузки при поисково-разведочном бурении в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы приходится на комплекс четвертичных отложений вплоть до бакинского яруса, что необходимо учитывать при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ. геоэкологический пойма геологоразведочный нефть

3. Увеличение потока техногенного загрязнения происходит от этапа обустройства территории разведочных скважин к этапу бурения, с максимумами концентраций большинства загрязняющих веществ на данном этапе, и снижением к этапу испытания разведочных скважин.

4. Прогноз развития геологической среды изучаемой территории при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ, возможно, обеспечить на основе предлагаемой схемы геоэкологического мониторинга, который учитывает все особенности ее строения и функционирования.

Практическая значимость. Представленное исследование содержит анализ современного состояния основных компонентов геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы и их техногенной трансформации в условиях проведения геологоразведочных работ на нефть и газ. В связи, с чем может, является основой для прогноза ее развития и функционирования при освоении месторождений углеводородного сырья в рамках предложенной схемы геоэкологического мониторинга.

Фактическим материалом, послужившим основой, для создания представленной работы являются исследования состояния геологической среды Астраханской области, проводившиеся с 1998 по 2001 год в рамках следующей темы: «Геодинамический мониторинг геологической среды зоны влияния: Астраханского серогазоконденсатного месторождения и Баскунчакского месторождения поваренной соли и гипса» и комплексные геоэкологические исследования территорий проведения геологоразведочных работ на нефть и газ в пределах Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волги проводимых Астраханским отделением РАЕН и кафедрой геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета (АГТУ) в 2001 - 2005 гг.

При создании работы были использованы первичные данные производственного мониторинга территории Пойменного СГКМ полученные ФГУ «Астраханским территориальным фондом геологической информации. Специализированной инспекцией аналитического контроля» («АстТФГИ СИАК»), режимных гидрогеологических исследований проводимых Приволжской гидрогеологической экспедицией и исследований соляного тектогенеза Астраханского свода выполненных Астраханской геофизической экспедицией.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (2002 - 2006 гг.), Международной научной конференции посвященной 75-летию АГТУ (2005 г.) и Международной научной конференции «Проблемы инженерной геодинамики и экологической геодинамики» (Россия, Москва, геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2006 г.). Основные положения диссертации опубликованы в 10 статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из «введения», 5-и глав, «заключения» и графических приложений, изложена на 176 страницах, содержит 30 таблиц, 11 диаграмм, 33 графических приложения и список литературы из 114 источников.

Автор выражает благодарность научному руководителю д. г.-м. н., профессору Воронину Н.И. за ценные советы и помощь при выполнении работы; к. г.-м. н., доценту Гольчиковой Н.Н. за постоянное внимание и консультации по содержанию работы, к. г.-м. н., доценту Калягину С.М., к.т.н, доценту Пыхалову В.В., Судиной Т.М, сотрудникам кафедры геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета за помощь в создании и оформлении диссертации.

Содержание работы

Глава 1 «Геологическое строение и современное состояние геологической среды Волго-Ахтубинской поймы».

В первом разделе данной главы приводится краткое физико-географическое описание территории исследования. Большая часть, которой находится в пределах юга Волго-Ахтубинской поймы.

Во втором разделе рассматриваются особенности геоморфологического строения Волго-Ахтубинской поймы. В геоморфологическом отношении исследуемая территория относится к аккумулятивной равнине, которая в зависимости от происхождения подразделяется на два основных типа: аллювиально-пойменная и аллювиально-дельтовая, которые в значительной степени осложняются эоловыми формами. В пределах аллювиально-пойменной и аллювиально-дельтовой равнин главная роль в формировании рельефа принадлежит аллювиальным процессам: эрозии и аккумуляции.

В связи с активизацией воздействия антропогенного фактора естественный ход рельефообразующих процессов нарушается. Существенно изменилась геоморфология поймы, в связи с регулировкой стока волжских вод, нивелировкой рельефа при проведении сельскохозяйственных работ, а в последнее время, и в связи с активизацией геологоразведочных работ на нефть и газ.

Высокая степень расчлененности рельефа, большое количество водотоков в пределах Волго-Ахтубинской поймы является неблагоприятным фактором при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ. Кроме того, современный рельеф Волго-Ахтубинской поймы в основном определяется процессами экзогенной геодинамики (эрозия, аккумуляция), что определяет уязвимость данного компонента геологической среды при техногенном воздействии геологоразведочных работ, которые могут достаточно существенно активизировать данные процессы, и как следствие, возможна техногенная трансформация естественного орогидрографического строения Волго-Ахтубинской поймы.

В третьем разделе рассматривается литолого-стратиграфическое строение исследуемой территории. Волго-Ахтубинская пойма расположена в юго-западной части Прикаспийской впадины, на территории которой к настоящему моменту пробурено большое количество скважин вскрывших мощную толщу разнофациальных образований от девонского до четвертичного возраста включительно. В результате чего было накоплено большое количество материала по геологическому строению юго-западной части Прикаспийской впадины, который и был и использован при написании данной главы. Кроме того, были использованы опубликованные и фондовые материалы Бродского А.Я., Боркова Ф.П., Воронина Н.И., Гольчиковой В.П., Григорова В.А., Захарчука В.А., Калягина С.М., Щучкиной В.П. и др. авторов.

В четвертом разделе изучается тектоническое строение исследуемой территории, которая приурочена к сложной пойменной разломно-блоковой зоне в составе Астраханского свода, крупного приподнятого структурного элемента Прикаспийской впадины (размеры выступа по оконтуривающей изогипсе минус 8 км, составляют 200 Ч 150 км, амплитуда около 1 км). В толще осадочного чехла выделяются два структурных этажа: подсолевой, сложенный комплексом карбонатно-терригенных отложений, и солянокупольный, представленный галогенно-терригенными образованиями от кунгурского до четвертичного возраста.

Таким образом, геологическое строение и особенности тектоники юго-западной части Прикаспийской впадины имеют определенное влияние на геологическую среду Волго-Ахтубинской поймы, связанное, прежде всего, с новейшими тектоническими движениями, во многом обусловленные проявлением соляного тектогенеза.

Соляной тектогенез является фактором, увеличивающим степень расчлененности рельефа, активизирующим различные экзогенные процессы, приводящим к нарушению геодинамической стабильности массива горных пород находящихся выше по разрезу кунгурского яруса. Возможно формирование новых водотоков или изменение русла ранее существовавших, изоляция некоторых водоемов, что усложняет инженерно-геологические условия, гидрогеологический режим, и в конечном итоге является фактором, обуславливающим сложность проведения геологоразведочных работ на нефть и газ в данном регионе. И, соответственно, возрастает опасность возникновения техногенных аварий приводящих к серьезному воздействию на геологическую среду.

В пятом разделе рассматривается гидрогеологическая характеристика исследуемой территории. Территория Волго-Ахтубинской поймы, по особенностям гидрогеологического строения, относится к Прикаспийскому артезианскому бассейну, в котором выделяют два гидрогеологических комплекса (надсолевой и подсолевой), которые разделены мощным водоупором (толщей соли). Данные комплексы представляют собой самостоятельные водонапорные системы, отличающиеся как гидродинамическим режимом, так и особенностями гидрохимического состава подземных вод. При проведении геологоразведочных работ на нефть и газ основной техногенный пресс испытывает надсолевой гидрогеологический комплекс, и, прежде всего, подземные воды четвертичных отложений.

В разрезе четвертичных отложений Волго-Ахтубинской поймы выделяются следующие водоносные и водоупорные горизонты: водоносный современный аллювиальный горизонт поймы; водоносный хвалынский морской, современный аллювиальный, аллювиально-морской, озерно-ильменный горизонт дельты; водоупорная глинистая толща бакинских отложений; водоносный апшеронский комплекс; водоупорная глинистая толща акчагыльских отложений.

В шестом разделе данной главы рассматривается нефтегазоносность юго-западной части Прикаспийской впадины как фактор, влияющий на активизацию проведения геологоразведочных работ на нефть и газ, а, следовательно, и на процессы трансформации геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы. В результате выполненных поисково-разведочных работ в юго-западной части Прикаспийской впадины открыт ряд крупных месторождений нефти и газа, в том числе и рассматриваемое Пойменное СГКМ приуроченное к башкирским отложениям.

Глава 2 «Методика геоэкологических исследований» представляет собой обзор основных теоретических и практических разработок в области методологии геоэкологии на современном этапе ее существования как науки.

В первом разделе данной главы приводятся основные методы геоэкологических исследований применяемые для изучения различных компонентов геологической среды.

Во втором разделе приводятся основные методы, используемые при проведении комплексной геоэкологической оценки южной части Волго-Ахтубинской поймы. Геоэкологическая оценка территории исследования включал в себя два основных этапа: полевой и камеральный (аналитические исследования). Полевые экспедиционные исследования подразделялись на рекогносцировочные (объезды полигонов) и пешие маршрутные наблюдения за отдельными компонентами геологической среды (комплексом четвертичных отложений, рельефом, ландшафтной системой), их взаимосвязью и взаимозависимостью. В процессе полевых работ проводилось мелко- и среднемасштабное картирование изучаемых компонентов геологической среды. В ходе полевых наблюдений проводился отбор образцов на геохимические анализы и отбор проб атмосферного воздуха. Отобранные геохимические и гидрохимические пробы были подвергнуты анализу на предмет содержания основных загрязняющих веществ на территории непосредственного проведения геологоразведочных работ (буровая площадка, СЗЗ) и фоновой территории. Полученные результаты геохимических анализов были проанализированы и сопоставлены с нормативами ПДК по рекомендованным и общепринятым методикам с расчетом коэффициентов концентраций и опасности, суммарного показателя загрязнения.

Оценка состояния подземных вод проводилась для современного аллювиального водоносного горизонта Волго-Ахтубинской поймы как максимально подверженного техногенному загрязнению и имеющему непосредственную гидродинамическую связь с поверхностными водотоками исследуемой территории. Оценка проводилась по гидрогеологическим скважинам, расположенным на территории буровой площадки и фоновым скважинам. Для оценки защищенности подземных вод от техногенного загрязнения использовалась методика, предложенная Гольдбергом В.М., основанная на литологическом составе и мощности перекрывающих пород, глубине залегания водоносного горизонта. По данному методу оценивается относительная степень защищенности в баллах в зависимости от сочетания указанных факторов: выделяется 6 категорий защищенности - наименее благоприятными считаются условия соответствующие I категории, наиболее благоприятными - VI категории.

Оценка активности солянокупольной тектоники проводилась по методике топогеодезических и камеральных исследований разработанной Астраханской геофизической экспедицией, основанной на изучении корреляции величины коэффициента достоверности аппроксимации между величиной статпоправок и рельефом.

Глава 3 «Характеристика современного состояния основных компонентов геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы» рассматривает современное состояние геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы в связи с техногенным (антропогенным) фактором воздействия.

В первом разделе данной главы приводится анализ геодинамической активности соляных куполов расположенных в пределах северо-восточной части исследуемой территории. В результате проведенных Астраханской геофизической экспедицией исследований была выявлена зависимость величины коэффициента достоверности аппроксимации между величиной статпоправок и рельефом от глубинного геологического строения. На основании чего стало возможным выявление активно растущих соляных куполов, а, следовательно, и зон напряженного состояния массива горных пород расположенных выше по разрезу кунгурской галогенной толщи. Было выявлено, что процесс соляного диапиризма активно продолжается в северной части изучаемой территории. В центральной части активные купола не выделяются. В то же время, т.к. геодинамический режим изолированных мульд разный, нельзя исключить роста соляных куполов и в центральной части. Учет влияния соляного тектогенеза при осуществлении поисково-разведочного бурения, является достаточно существенным фактором снижения техногенного риска его проведения в условиях геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы

Во втором разделе приводится характеристика современного состояния подземных вод первого водоносного горизонта, как наиболее уязвимого для воздействия техногенного фактора. Современный аллювиальный пойменный горизонт представлен в основном пылеватыми песками, его мощность колеблется от 2-3 до 20-30 м. Воды этого горизонта безнапорные, местным водоупором служат хазарские глины, региональным - бакинские. Данный водоносный горизонт имеет тесную гидродинамическую связь с поверхностными водотоками. Воды в основном слабосолоноватые - до 3000 мг/л, гидрокарбонатно-кальциевые. Фоновые содержание большинства загрязняющих веществ не превышают нормативов ПДК, исключение составляют концентрации, марганца - 7,5 ПДК, аммония - 2,9 ПДК, нефтепродуктов 1,06 ПДК. По степени защищенности от техногенного загрязнения данный водоносный горизонт является практически незащищенным (I и II категория по Гольдбергу В.М., см. рис. 1).

В третьем и четвертом разделах указанной главы приводится характеристика современного состояния ландшафтного комплекса южной части Волго-Ахтубинской поймы, как в целом, так и состояние ландшафтов расположенных в непосредственной зоне проведения геологоразведочных работ на нефть и газ. Исследуемая территория, на основании общности макрогеоструктуры, климатических условий и сформированных ландшафтов, относится к Прикаспийско-Туранской равнинной стране. По различию особенностей климата и почвенно-растительного покрова изучаемая территория является интразональным районом в пустынной зоне.

Территория бурения поисково-разведочной скважины расположена в пределах пологогривистой поймы с разнотравно-злаковыми растительными сообществами по межгривным понижениям и сорными, рудеральными растительными сообществами на мелиорированных участках и техногенно измененных землях на аллювиальных дерновых насыщенных маломощных слабо- и сильнозасоленных средне- и тяжелосуглинистых, глинистых почвах.

Рис.1. Карта защищенности подземных вод современного аллювиального водоносного горизонта южной части Волго-Ахтубинской поймы (Кудинов В.В., 2006)

В пределах санитарно-защитной зоны (СЗЗ) поисково-разведочной скважины прослеживается несколько участков плоской поймы с разнотравно-злаковыми, осоковыми влажно-луговыми растительными сообществами на аллювиальных дерновых насыщенных темноцветных среднемощных солончаковых, слабозасоленных глинистых, тяжелосуглинистых почвах. Представленная характеристика ландшафтной системы как южной части Волго-Ахтубинской поймы в целом, так и непосредственно территории проведения геологоразведочных работ в пределах Пойменного СГКМ, свидетельствует о незначительной трансформации пойменных ландшафтов в связи с воздействием техногенных факторов. Влияние антропогенного (техногенного) фактора сказывается в формировании рудеральной и мусорной растительности на сухом нарушенном почвенном покрове и появлении урочищ антропогенных котловин. Необходимо отметить, что территория непосредственного проведения геологоразведочных работ была ранее подвержена антропогенному воздействию в связи с проведением сельскохозяйственных работ, о чем свидетельствует наличие заброшенной оросительной системы. При определении фонового техногенного загрязнения почвенного покрова было отмечено, что концентрации большинства токсических элементов находятся на уровне ниже предельно-допустимых значений.

В пятом разделе третьей главы приводится характеристика современного состояния поверхностных водных объектов расположенных в непосредственной близости от территории проведения геологоразведочных работ. Исследуемая территория имеет сложную естественную гидрологическую сеть, представленную помимо р.Волга и р.Ахтуба, большим количеством рукавов, проток, ериков и ильменей. Кроме этого на данный участок накладывается антропогенная гидросистема, представленная каналами, водоводами, оросительными системами, прудами рыборазведения, водохранилищами. Гидрологический режим Волго-Ахтубинской поймы в настоящее время определяется сбросами воды через Волгоградскую ГЭС. Основная масса загрязнений в низовья Волги поступает с транзитным стоком. Немалое влияние на уровень загрязнения поверхностных вод оказывает санитарное состояние русел, берегов и прилегающих водосборных, в том числе урбанизированных, территорий и сельхозугодий. По данным Астраханского центра гидрометеослужбы, воды Нижней Волги в течение года остаются загрязненными соединениями меди, цинка, ртути, нефтепродуктами, фенолами и другими органическими веществами. Воды Нижней Волги по водотокам характеризуются как «умеренно загрязненные» и «загрязненные».

В шестом разделе рассматривается современное состояние воздушного бассейна южной части Волго-Ахтубинской поймы. Аэросиноптические условия исследуемой территории относятся к зоне умеренной и пониженной рассеивающей способности атмосферы. Кроме того, дополнительным неблагоприятным фактором, ухудшающим условия рассеивания вредных примесей, является неудовлетворительное состояние пойменных и дельтовых ленточных лесов. В целом на исследуемой территории по данным Астраханского центра по гидрометеорологии значения основных загрязняющих веществ не превышают значений ПДК.

В шестом разделе рассматривается современная техногенная нагрузка на территории южной части Волго-Ахтубинской поймы. Деятельность человека на исследуемой территории играет достаточно значительную роль в формировании современного облика геологической среды, процесс техногенной трансформации которой пока охватывает локальные участки, и не достиг стадии необратимости (рис. 2). Значительную долю в изменение естественного облика геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы вносит антропогенная гидросистема, которая усиливает процессы экзогенной геодинамики (и так достаточно активных на данной территории), что приводит к серьезному изменению рельефа, естественной гидросистемы и ландшафтных комплексов. Кроме того, большую роль в антропогенном изменении рельефа играет его нивелировка при производстве сельскохозяйственных работ, которые активно проводятся на территории поймы. В последние годы негативное воздействие антропогенных факторов возросло в связи с активной разработкой нефтегазовых месторождений на сопредельных территориях и началом поисково-разведочных работ на нефть и газ непосредственно в пойме. В водные объекты в связи с этим поступает большое количество загрязняющих веществ, в их числе нефтепродукты, взвешенные вещества, сульфаты, органические соединения (косвенная оценка по БПК), соединения азота (аммонийный, нитриты, нитраты), железо, цинк, алюминий.

Анализ состояния геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы позволяет сделать следующий вывод: антропогенная деятельность по силе отрицательного воздействия на систему занимает главное место. Последствия сдвига равновесия отчетливо прослеживаются во всех блоках и звеньях геологической среды, непосредственно взаимосвязанных с воздушным пространством, водными объектами, почвенным покровом и климатическими особенностями. Основной вклад в процессы техногенной трансформации пойменной геологической среды на современном этапе ее развития, особенно в загрязнение подземных и поверхностных водных объектов Волго-Ахтубинской поймы, вносят загрязняющие вещества, попадающие на ее территорию вследствие трансграничного переноса, причем в наибольшем объеме поступают такие опасные поллютанты, как нефтепродукты и тяжелые металлы.

Рис. 2. Карта техногенной нагрузки на территорию южной части Волго-Ахтубинской поймы (Калягин С.М., Кудинов В.В., 2005).

Глава 4 «Техногеннозависимое изменение параметров геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы при геологоразведочных работах на нефть и газ». В рамках представленной работы группой исследователей, включая автора, было проведено изучение техногенной трансформации основных компонентов геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ на примере Пойменного СГКМ. В зависимости от характера техногенного воздействия при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ условно было выделено три основных этапа: I этап - обустройства буровой площадки и II этап - бурения и III испытания поисково-разведочной скважины. I этап - обустройства буровой площадки - характеризуется в основном механическим воздействием на приповерхностную часть геологической среды и незначительным объемом потока загрязняющих веществ (ЗВ). II и III этапы - бурения и испытания поисково-разведочной скважины - характеризуется возрастанием потока ЗВ, во все компоненты геологической среды в связи с работой технологического оборудования обеспечивающего процесс бурения скважины и ее испытания.

В целом при поисково-разведочном бурении на территории Пойменного СГКМ возможны следующие типы неблагоприятных техногенных процессов, локализованных большей частью в комплексе четвертичных отложений: изменение гидродинамических и гидрохимических параметров подземных и поверхностных вод; механическое нарушение естественного геоморфологического фона и ландшафтных комплексов; условий поверхностного и почвенно-грунтового стока вследствие изменения рельефа поверхности и поступления сточных вод; загрязнение атмосферного воздуха вследствие работы технологического оборудования буровой установки и функционирования транспортной системы; техногенное воздействие на глубоко залегающие горизонты геологической среды крайне ограничено и может быть обусловлено только аварийными ситуациями.

Во II - V разделах главы проводился анализ состояния основных компонентов геологической среды поймы на различных этапах осуществления поисково-разведочного бурения.

Подземные воды. Анализ гидрохимических параметров подземных вод первого водоносного горизонта, проводился, согласно наблюдениям, по режимным гидрогеологическим скважинам расположенных на территории буровой площадки поисково-разведочной скважины Пойменного СГКМ и фоновой скважине расположенной за ее пределами. Концентрация большинства загрязняющих веществ на всех этапах отбора проб в грунтовых водах оставалась в пределах допустимых значений. Превышение нормативов ПДК наблюдалось только по отдельным компонентам, таким как нефтепродукты - до 4 ПДК, марганец - до 5 ПДК, органические вещества (по показателю БПК) - до 2 ПДК. Однако, концентрации указанных загрязняющих веществ оставались на уровне локальных и региональных фоновых показателей.

Поверхностные воды. В рамках проведения геоэкологической оценки состояния геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы в пределах Пойменного СГКМ проводился гидрохимический анализ состояния поверхностных водотоков находящихся в непосредственной близости от скважины на основных этапах проведения поисково-разведочного бурения (обустройство буровой площадки, бурение скважины, испытание скважины). В результате были получены данные об изменении потока техногенного загрязнения на основных этапах проведения геологоразведочных работ. Качество воды в исследуемых водоемах на всех этапах проведения геологоразведочных работ по большинству показателей соответствует требованиям качества поверхностных вод для рыбохозяйственных водоемов. Превышение нормативов минерального состава наблюдается для сульфатов до 3 ПДК. Кроме того, наблюдается превышение нормативов содержания органических веществ в 2 -2,5 раза по БПК до 5 раз (этап бурения) и ХПК до 5,5 раз (этап бурения). Концентрации основных токсикантов в большинстве случаев (нефтепродукты, фенолы, СПАВ, тяжелые металлы) не превышают ПДК для рыбохозяйственных водоемов. Исключение составляют, на этапе обустройства, железо и медь, содержание которых составляет 1,25 и 3,1 ПДКр.х. соответственно; на этапе бурения: железо - превышение уровня ПДКР.Х. наблюдается во всех водоемах в диапазоне от 1,7 до 2,4 ПДК, медь - превышение уровня ПДКР.Х. наблюдается во всех водоемах в диапазоне от 4,1 до 5,3 ПДК, марганец - 1,7 ПДКР.Х. в притоке Волги в 3,5 км южнее устья скважины; на этапе испытания: железо - превышение уровня ПДКР.Х. наблюдается во всех водоемах в диапазоне в пределах 2 ПДК в том числе и в фоновых пробах, медь - превышение уровня ПДКР.Х. наблюдается во всех водоемах в пределах 6 ПДК.

Таким образом, проведение гидрохимического анализа состояния поверхностных вод в переделах 5 км зоны от буровой площадки Пойменного СГКМ на всех этапах осуществления поисково-разведочного бурения превышений ПДК по нормируемым компонентам (нефтепродукты, фенолы, СПАВ, общая минерализация) выявлено не было. В целом же, по всем определяемым загрязняющим веществам уровни ПДК были превышены только по содержанию органических веществ (БПК, ХПК), что характерно для большинства бессточных водоемов исследуемой территории и по некоторым тяжелым металлам - Fe, Cu, Mn, что является характерным для водоемов имеющих связь с основными водотоками (р.Волга, р.Ахтуба) и объясняется, прежде всего, транзитным поступлением загрязняющих веществ.

Почвенный покров. В рамках представленного исследования проводились полевые изыскания на площадке бурения поисково-разведочной скважины и в пределах территории санитарно-защитной зоны - 1 км, отбирались фоновые пробы на расстоянии 5 км от устья скважины. Пробы отбирались как для анализа солевого состава почвы, так и выявления основных загрязняющих веществ (тяжелые металлы, фенол, СПАВ, нефтепродукты, ПАУ). При исследованиях солевого состава почвы были выявлены неравномерность и широкий диапазон концентраций ионов, что видимо, связано в большей степени с особенностями рельефа. Обращает на себя высокая минерализация почвенной водной вытяжки (более 4000 мг/л), что, скорее всего, связано с близко расположенными высокоминерализованными грунтовыми водами, но не исключена возможность сброса пластовых вод на поверхность. При анализе содержания основных загрязняющих веществ было выяснено, что их концентрации в большинстве случаев не превышали предельно допустимых значений ни на территории буровой площадки ни в пределах СЗЗ.

Используя данные о содержании основных загрязняющих веществ в почвенном покрове Пойменного СГКМ на этапе обустройства буровой площадки были рассчитаны коэффициенты концентраций (КС) (отношение концентрации загрязняющего вещества к его фоновой концентрации) и опасности (КО) (отношение концентрации загрязнителя к его ПДК), а также подсчитан суммарный показатель загрязнения (ZC) (, где Zc - суммарный показатель загрязнения, Кс - коэффициент концентрации каждого токсиканта, n - количество используемых показателей).

На этапе обустройства буровой площадки суммарный показатель загрязнения в пределах буровой площадки составил - 5,01, в пределах СЗЗ - 4,06. На этапе бурения разведочной скважины суммарный показатель загрязнения в пределах буровой площадки составил - 7,11, в пределах СЗЗ - 12,76. На этапе испытания разведочной скважины суммарный показатель загрязнения в пределах буровой площадки составил - минус 0,74, в пределах СЗЗ - минус 0,8. В значительное повышение суммарного показателя загрязнения на этапе бурения скважины вносят, прежде всего, содержание марганца и СПАВ. Степень загрязнения по санитарно-гигиеническим нормам на всех этапах геологоразведочных работ соответствует уровню «допустимой».

Приземная атмосфера. Для выяснения степени загрязнения приземной атмосферы в пределах Пойменного СГКМ проводились отборы и анализ проб атмосферного воздуха на территории буровой площадки скважины и санитарно-защитной зоны (1 км), определялись следующие компоненты - взвешенные вещества, углеводороды, диоксид и оксид азота, сероводород, бензол, толуол, ксилол, диоксид серы. Кроме того, проводился расчет коэффициента опасности (отношение концентрации загрязнителя к его ПДК) отдельно взятых загрязнителей и обладающих эффектом суммации. На этапе обустройства буровой площадки коэффициенты опасности ни одного из нормируемых загрязнителей атмосферного воздуха не превысил единицы, что в целом характеризует воздушный бассейн как слабозагрязненный.

Анализ проб атмосферного воздуха буровой площадки и СЗЗ на этапе бурения выявил, что содержание большинства нормируемых загрязнителей находится ниже значений ПДК, исключение составляют концентрации взвешенных веществ (2,1 ПДК), диоксида азота (1,2 ПДК), кроме того, значение ПДК превышало суммарное содержание веществ обладающих эффектом суммации (диоксид азота, оксид азота и диоксид серы) - 1,42 ПДК на этапе бурения.

При анализе атмосферного воздуха в пределах Пойменного СГКМ на этапе испытания поисково-разведочной скважины было обнаружено, что концентрация большинства нормируемых загрязнителей на всех этапах находится ниже пределов чувствительности используемых методов (гораздо ниже ПДК), кроме содержания взвешенных частиц, концентрация которых составила 0,6, 0,8 и 0,88 ПДК соответственно. Кроме того, явно прослеживается увеличение содержания загрязняющих веществ, в том числе, и сероводорода (0,6 ПДК) в приземной атмосфере после проведения испытания разведочной скважины, однако ни один из нормируемых показателей не превышает нормативов ПДК.

В четвертом разделе данной главы проведен сравнительный анализ состояния геологической среды поймы на основных этапах проведения геологоразведочных работ на нефть и газ. При проведении сравнительного анализа состояния геологической среды на изучаемых этапах геологоразведочных работ были выявлены следующие закономерности ее техногенной трансформации.

При сравнении уровней загрязнения грунтовых вод за период бурения поисково-разведочной скважины и непосредственно перед ее испытанием были отмечено, что содержание большинства нормируемых компонентов за время исследований не превышало предельно допустимых значений. Исключение по всем режимным скважинам и по всем этапам отбора составляли содержание нефтепродуктов, марганца и органических веществ (БПК). Причем фоновые региональные уровни содержания указанных компонентов в поверхностных водоемах, с которыми современный аллювиальный водоносный горизонт имеет прямую связь, также являются повышенными. Какой-либо четкой закономерности в изменении уровней содержания основных загрязняющих веществ замечено не было, что свидетельствует о незначительном влиянии проводимых буровых работ на гидрохимический состав грунтовых вод.

Рассматривая наиболее значимые показатели гидрохимического состава подземных вод характеризующих степень воздействия на них буровых работ: минерализацию и содержание нефтепродуктов отмечаются нижеследующие закономерности. Во-первых, минерализация подземных вод первого водоносного горизонта практически не изменяется, при рассмотрении отдельных режимных гидрогеологических скважин, и колеблется в пределах 1200 мг/л в 1-й и 3-й скважинах, 800 мг/л в 2-й скважине и 600 мг/л в 4-й фоновой скважине. Однако отмечается значительный разброс значений по скважинам, особенно между скважинами, располагающимися в пределах буровой и фоновой скважиной. Тем не менее, данные значения минерализации остаются в пределах фоновых для изучаемой территории. Кроме того, Пойменное СГКМ расположено на границе двух региональных участков с разной минерализацией подземных вод, поэтому говорить о наличии сильного техногенного потока высокоминерализованных стоков попадающих в данный водоносный горизонт нельзя.

Во-вторых, концентрация нефтепродуктов, также не дает четкой картины ее техногенного происхождения в связи с осуществлением буровых работ, что связано с высоким фоновым содержанием нефтепродуктов в поверхностных водотоках, с которыми первый водоносный горизонт, имеет практически прямую гидродинамическую связь. Прежде всего, с основным руслом Волги, в котором региональное фоновое содержание нефтепродуктов находится в пределах 8 ПДК. Однако достаточно четко прослеживается повышенные концентрации нефтепродуктов по гидрогеологическим скважинам, которые расположены в непосредственной близости от устья поисково-разведочной скважины, и вблизи склада ГСМ, что говорит о возможном попадании нефтепродуктов на поверхность. Кроме того, наиболее высокие концентрации нефтепродуктов соотносятся с этапом непосредственного бурения, то есть этапом максимальной активизации использования нефтепродуктов.

Сравнивая средние концентрации основных загрязняющих веществ обнаруженных в поверхностных водоемах располагающихся в 5 км зоне от буровой площадки Пойменного СГКМ, было выявлено повышение их содержания на этапе бурения поисково-разведочной скважины. Однако, превышение ПДКр.х. наблюдалось по тем же компонентам, что и на предыдущем этапе. Кроме того, содержание большинства компонентов находилось либо на уровне фоновых концентраций для Волго-Ахтубинской поймы, либо меньше. Так средние концентрации нефтепродуктов в исследуемых водоемах не превышали ПДКр.х., в то время как фоновое содержание в р.Волге составляет 8,6 ПДК. Наиболее загрязненными неорганическими веществами в основном оказались водоемы, имеющие непосредственную связь с руслом Волги. Из всего выше перечисленного можно сделать вывод, что основная масса загрязняющих веществ содержащихся в поверхностных водоемах исследуемой территории поймы не является следствием локального стока Пойменного СГКМ, то есть при соблюдении надлежащих правил проведения геологоразведочных работ чрезмерного техногенного пресса рассматриваемый компонент геологической среды не испытывает.

При сравнительном анализе химического загрязнения, почвенного покрова, на изучаемых этапах проведения геологоразведочных работ в пределах Пойменного СГКМ, основное внимание уделялось минерализации почвенного покрова, содержанию тяжелых металлов, нефтепродуктов, СПАВ, фенолов и ПАУ.

Сравнивая концентрации основных компонентов минерального состава почвенного покрова территории буровой площадки Пойменного СГКМ было обнаружено значительное повышение практически всех компонентов минерального состава почвы, что нашло отражение в повышении общей минерализации в 2,65 раза, что свидетельствует о возможном техногенном засолении почвенного покрова исследуемой территории вследствие попадания высокоминерализованных стоков на поверхность. Аналогичная картина наблюдается при сравнении минерального состава почвенного покрова территории Пойменного СГКМ в пределах СЗЗ.

Сопоставляя уровни техногенного загрязнения почвенного покрова основными токсическими веществами (тяжелые металлы, фенолы, нефтепродукты, СПАВ) на изучаемых этапах проведения геологоразведочных работ большого диапазона колебаний, основных нормируемых компонентов, выявлено не было. Исключение составляют только концентрации СПАВ, и таких тяжелых металлов (на территории буровой площадки) как ртуть и хром. Их содержание возросло на этапе бурения поисково-разведочной скважины по сравнению с предыдущим этапом. При этом концентрации тяжелых металлов не выходили за рамки ПДК, а также практически неизменными остались параметры распределения концентраций тяжелых металлов в почвенном покрове на всех этапах геологоразведочных работ: Hg<Cd<Ni<Pb<Co<Cu<Zn (Cr)<Cr (Zn)<Mn.

Необходимо обратить внимание, на достаточно значительное увеличение содержания СПАВ, как на территории буровой площадки (1,35 раза), так и в пределах СЗЗ (1,8 раза) на этапе бурения разведочной скважины, что свидетельствует о возросшем сбросе хозяйственно-бытовых стоков на поверхность. Кроме того, того произошло значительное увеличение содержания нефтепродуктов в почвенном покрове как буровой площадки (2,46 раза), так и на территории СЗЗ (11,64 раза) на этапе бурения разведочной скважины, что свидетельствует о наличии утечек нефтепродуктов. Однако превышений нормативов ПДК нефтепродуктов не зафиксировано. Следует отметить, что именно данные загрязняющие вещества вносят основной вклад в увеличение суммарного показателя загрязнения почвенного покрова территории Пойменного СГКМ на этапе бурения поисково-разведочной скважины.

В целом, при подсчете суммарного показателя загрязнения почвенного покрова территории Пойменного СГКМ были выявлены следующие закономерности.

Суммарный показатель загрязнения почвенного покрова на этапе бурения разведочной скважины превышает таковой, как на этапе обустройства буровой, так и на этапе испытания, что указывает на увеличение техногенного потока токсикантов попадающих в почвенный покров. Это является обшей закономерностью для всех исследуемых компонентов геологической среды, и указывает на ее максимальную техногенную трансформацию непосредственно при осуществлении буровых работ, и ее снижении к началу испытания скважины. Об этом свидетельствует резкое снижение суммарного показателя загрязнения почвы на этапе испытания (в 7 раз), но связывать данное обстоятельство только с завершением буровых работ нельзя в связи с тем, что в этот же период произошло снижение фоновых концентраций загрязняющих веществ. Несмотря на увеличение суммарного показателя загрязнения на этапе бурения разведочной скважины, его значение, как и на других этапах, определяет уровень загрязнения почвенного покрова территории Пойменного СГКМ, согласно санитарно-гигиеническим нормативам, как «допустимое».

Сравнивая уровни техногенного загрязнения атмосферного воздуха, основных этапов проведения поисково-разведочного бурения, было выявлено увеличение концентрации большинства нормируемых показателей, что связано с возрастанием активности действующего техногенного фактора от этапа обустройства к этапу бурения (с максимумом во время его проведения) и снижения - к началу испытания скважины. Рассматривая конкретные загрязнители воздушного бассейна, территории проведения геологоразведочных работ было выявлено следующее:

- почти в 5 раз возросло содержание взвешенных частиц в пределах буровой площадки на этапе бурения скважины по сравнению с предыдущим этапом, что связано с активизацией строительных работ связанных с обустройством инфраструктуры буровой (перемещение большого количества сыпучих материалов, работа технологического оборудования), увеличение количества транспорта; более чем в два раза увеличилось содержание взвешенных частиц и в пределах СЗЗ Пойменного СГКМ, что также обусловлено выше перечисленными факторами. К моменту завершения поисково-разведочного бурения, причем как до испытания, так и после произошло значительное сокращение концентрации взвеси, что связано с завершением большинства технологических процессов;

- произошло увеличение содержания сероводорода в атмосфере исследуемой территории, как в пределах буровой площадки, так и в пределах СЗЗ Пойменного СГКМ на этапах бурения, и, особенно, испытания скважины, что, связано с утечкой газа при испытании разведочной скважины;

- повысилась, в 7 - 8 раз, концентрация предельных углеводородов разного состава в воздухе буровой площадки на этапе бурения, по сравнению с предыдущим этапом, что связано с их выбросами при интенсивной работе дизельных установок, транспорта; на момент испытания скважины и после испытания количество предельных УВ значительно сокращается;

- в 4,8 раза увеличилась концентрация диоксида азота в пределах буровой площадки Пойменного СГКМ на этапе бурения скважины, что, прежде всего, связано с возрастанием темпов эксплуатации различных дизельных установок, а также активизацией транспортных потоков; после испытания скважины концентрация сокращается.

Таким образом, наблюдается явная тенденция к увеличению содержания загрязняющих примесей в приземной атмосфере от этапа обустройства буровой к этапу бурения, с максимумами концентраций большинства загрязняющих веществ именно на этом этапе. К началу этапа испытания скважины, концентрации загрязняющих веществ снижаются и непосредственное сжигание газа на факеле, также не приводит к значительному повышению уровня вредных примесей. Исключение составляет концентрация сероводорода, максимум которой приходится на период после испытания скважины, что явно указывает на его утечку во время работы факельной установки.

Следует отметить, что, не смотря на возрастание концентраций определенных загрязняющих веществ в атмосфере буровой площадки и СЗЗ Пойменного СГКМ на этапе бурения разведочной скважины, подавляющее большинство нормируемых показателей качества атмосферного воздуха оставалось в рамках ПДК, исключение составляют лишь концентрации взвешенных веществ, диоксида азота и нормируемых загрязнителей обладающих эффектом суммации (диоксид азота, оксид азота и диоксид серы), содержание которых составило 2,18, 1,21 и 1,42 ПДК соответственно. Данное обстоятельство указывает на тот факт, что при соблюдении основных правил проведения геологоразведочных работ на нефть и газ, а также реализации определенных мероприятий направленных на защиту воздушного бассейна эффект воздействия техногенных факторов на данный компонент геологической среды можно свести к минимуму.

Глава 5 «Система геоэкологического мониторинга и прогноз развития геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы в условиях проведения геологоразведочных работ на нефть и газ». В первом разделе данной главы приводится возможная схема осуществления геоэкологического мониторинга геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы при поисках и разведке нефтегазовых месторождений в ее пределах. Указанная схема состоит из нескольких основных уровней:

- уровень сбора информации по фоновому состоянию основных компонентов изучаемой геологической среды и их техногенной трансформации при проведении геологоразведочных работ;

- уровень анализа собранной информации и постановки определенных задач, направленных на решение основных целей геоэкологического мониторинга;

- уровень решения ограниченных целевых задач геоэкологического мониторинга изучаемой геологической среды поставленных на предыдущем этапе;

- уровень анализа техногенной трансформации геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ и ее локализация на региональном фоне воздействия техногенных факторов (рис. 3.).

Во втором разделе главы приводится прогноз развития состояния геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы в условиях проведения геологоразведочных работ на нефть и газ. Волго-Ахтубинская пойма является неблагоприятной территорий для проведения, как геологоразведочных работ на нефть и газ, так и дальнейшей разработки разведанных месторождений. Это связано с особенностями геологической среды поймы, заключающихся в сложном геологическом и гидрогеологическом строении, сильной расчлененностью рельефа поймы, большой степенью изменчивости гидрологических характеристик поверхностного стока, неблагоприятными условиями рассеивания примесей в воздушном бассейне. Особую трудность при разведке месторождений на территории поймы представляет то, что в период паводка она практически полностью скрывается под водой, причем глубина доходит до 5 - 6 м. В меженный период расчлененность поймы большим количеством крупных и малых водотоков обусловливает активный перенос загрязняющих веществ образующихся на различных этапах геологоразведочных работ.

Кроме того, нахождение грунтовых вод в непосредственной близости от поверхности, также является дополнительным фактором увеличения степени миграционной активности загрязняющих веществ.

Особую опасность представляется собой состав добываемых углеводородов, а именно высокое содержание сероводорода, высокотоксичного газа, хорошо растворимого в воде. При разведке месторождений углеводородов в условиях Волго-Ахтубинской поймы, в том числе и Пойменного СГКМ, полностью избежать воздействия техногенного фактора на геологическую среду поймы невозможно.

Строительство и испытание разведочных скважин может приводить к различным аварийным ситуациям, таким как, нефтегазопроявления, открытое фонтанирование, утечка газа в случаях перетока газа в пластах, возгорания газа. Что естественно повлечет за собой: трансформацию приповерхностной части геологической среды - формирование вторичных форм рельефа, нарушение почвенно-растительного слоя и его загрязнение; загрязнению воздушной среды - выбросы углеводородных газов, диоксида углерода, оксидов азота;

Рис. 3. Схема геоэкологического мониторинга геологической среды южной части Волго-Ахтубинской поймы при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ.