ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИИ МОНИТОРИНГ ТЕРРИТОРИИ ОРЕНБУРГСКОГО ГХК

О.М. Севастьянов (ВолгоУралНИПИгаз)

«Экология в газовой промышленности». Приложение к журналу «Газовая промышленность». Изд. «Газоил пресс». М. 2000

Важнейшая проблема современности - обеспечение рационального природопользования, для чего необходимо осуществление экологического мониторинга. Под ним понимается система наблюдений за изменением природной среды под воздействием естественных и техногенных факторов, направленная на управление природными ресурсами.

В настоящее время укоренилось понятие «геологическая среда» как часть природной среды. Она включает   горные   породы   ниже почвенного   слоя,   циркулирующие в них флюиды и связанные с горными породами и флюидами физические поля и геологические процессы.

В соответствии с «Положением о государственном   мониторинге геологической   среды   России» (1994 г.), наблюдения за ее состоянием проводятся для получения   данных,   характеризующих:

-         состояние подземных вод;

-         экзогенные  геологические  процессы;

-         эндогенные геологические процессы;

-         загрязнение горных пород вредными химическими и радиоактивными компонентами;

-         геофизические поля;

-         месторождения полезных ископаемых.

Мониторинг геологической среды может охватывать и смежные природные компоненты, прежде всего поверхностные воды, тесно взаимосвязанные с подземными водами верхних водоносных горизонтов. Такой комплексный мониторинг можно называть гидрогеоэкологическим. На Оренбургском ГХК он осуществляется с самого начала эксплуатации.

Прежде всего объектами мониторинга являются разрабатываемая нефтегазоконденсатная залежь и подстилающая ее водонапорная система. Для этой цели создана сеть из 19 наблюдательных газовых, 12 геофизических и 22 пьезометрических скважин. По ним контролируется динамика пластового давления в залежи и водонапорной системе, положение ГВК. Внедрение в залежь пластовых вод прослеживается по эксплуатационным скважинам посредством гидрохимических исследований жидкостной фазы продукции с последующим определением интервалов водопритока промыслово-геофизическими методами и количества воды на контрольном сепараторе. Разработка ОНГКМ характеризуется активным обводнением скважин и залежи высокоминерализованными пластовыми водами. При переработке сырья также образуется значительное количество минерализованных сточных вод. Строительство подземных емкостей в толще каменной соли методом размыва для хранения жидких продуктов переработки сопровождается образованием так называемых строительных рассолов. Все эти токсичные сточные воды (стоки) захороняются в поглощающий горизонт на 300 - 500 м ниже ГВК на полигонах захоронения стоков (ПЗС) № 1 ОГПЗ, № 2 ОГ-ПУ и в одиночные скважины на гелиевом заводе, большинстве УКПГ, на УПНГ в восточной нефтяной зоне месторождения. На полигонах имеются глубокие наблюдательные скважины для контроля за распространением стоков в недрах, динамикой пластового давления в поглощающем и буферном горизонтах. Мелкие гидронаблюдательные скважины контролируют качество воды верхнего водоносного горизонта. Ведется контроль за химическим составом захороняемых стоков.

Контроль за поглощающим горизонтом на площади месторождения осуществляется в комплексе с наблюдениями за режимом водонапорной системы по пьезометрическим скважинам. Установлено, что пластовое давление в водонапорной системе закономерно снижается в результате отбора газа из залежи и поступления туда подошвенной воды. В водонапорной системе образовалась депрессионная воронка в глубину до 600 м ниже ГВК и по площади более чем на 20 км за контур месторождения. В зону депрессионной воронки вовлечены все объекты ПЗС. Это создает для них весьма благоприятные условия, поскольку объемы захороняемых стоков не компенсируют снижение пластового давления, вызванное разработкой месторождения. По результатам мониторинга, захороняемые промстоки локализуются вокруг нагнетательных скважин в пределах горных отводов.

Существует мнение, что при отборе из продуктивных пластов газа, нефти и воды в них возникают напряжения, связанные со снижением противодавления, которое оказывают на каркас горной породы содержащиеся в ней флюиды. В результате могут возникнуть техногенные тектонические подвижки - следствие идущей в пласте релаксации и снятия накопленных напряжений. Одним из следствий процесса релаксации может быть проседание земной поверхности над разрабатываемыми нефтяными и газовыми месторождениями.

Для выяснения возможного проседания земной поверхности над Оренбургским   НГКМ было выполнено высокоточное нивелирование второго класса по одним и тем же точкам, которыми являются пункты триангуляции и полигонометрии, грунтовые, стенные и фундаментальные реперы, марки и газовые скважины. Общее число точек наблюдения 238; они расположены по восьми поперечным и двум продольным профилям, пересекающим месторождение и выходящим за его пределы на 10-12 км на север, юг, восток и запад. Площадь месторождения покрыта точками наблюдений довольно равномерно. За 6 лет, прошедших с первого до  второго  нивелирования, на большинстве точек зафиксировано понижение абсолютных отметок, что можно интерпретировать как проседание земной поверхности. Таких точек 215 из 238, или 90,33 %. Не изменились абсолютные отметки четырех точек (1,26 % от общего числа точек наблюдения). Более с высокие отметки получены на 19 и точках (8,4 % от общего числа точек), что можно интерпретировать как подъем поверхности в земли. И понижение, и повышение отметок отмечается как на с площади месторождения, так и за его пределами.

Минимальное снижение отметок составляет 1 мм, максимальное - 143 мм. В подавляющем большинстве случаев (193 точки, или 89,6 % от общего числа с понижением отметок) отметки снизились на 1—50 мм. Еще в 21 точке (9,6 %) отметки понизились на 51-105 мм.

 Распределение точек с повышением отметок следующее: от 1 до  10 мм повысились отметки 14 точек (или 73,7 % от всех точек с повышением отметок); от 20 до 41 мм повысились отметки 4 точек (21,0 %) и у одной точки отметка повысилась на 141 мм.

Из изложенного можно сделать вывод, что говорить однозначно о проседании земной поверхности на Оренбургском НГКМ и непосредственно прилегающей к нему территории сейчас преждевременно. Можно сказать о тенденции к понижению земной поверхности, на фоне которого имеются участки повышения. Все это может быть следствием колебательных неотектонических движений земной коры и не зависеть от разработки месторождения. В любом случае в ближайшее время целесообразно провести повторное высокоточное нивелирование по тем же точкам.

Специфическим видом негативных изменений геологической среды, присущим газовым месторождениям и ПХГ, является возникновение техногенной загазованности в надпродуктивных отложениях в результате утечек и перетоков газа через неисправные скважины. В этих условиях важную роль играет мониторинг техногенной загазованности, необходимый для принятия мер по ликвидации ее наиболее интенсивных проявлений. Мониторинг в данном случае выполняется в комплексе с поисками источников поступления, путей миграции и накопления, контролем за ходом разгрузки (дегазации). Поскольку техногенные газовые скопления формируются в насыщенных подземной водой коллекторах, вся динамика процесса газового техногенеза протекает в водоносных горизонтах. Экологически надежное строительство скважин на ОНГКМ позволило избежать техногенной загазованности верхних горизонтов. Однако это не удалось предотвратить на Совхозном ПХГ, где в качестве емкости для хранения газа с 1974 г. используется выработанная газоконденсатная залежь. Признаки утечек газа из эксплуатационных скважин и поступления его в коллекторы надпродуктивных отложений были известны с самого начала использования Совхозного месторождения в качестве ПХГ. Они выражались в межколонных давлениях, заколонных скоплениях газа, газопроявлениях на устье скважин, пробуренных на надпродуктив-ные отложения. На участках возникновения техногенной загазованности нарушаются природные гидрогеологические условия: происходит резкий подъем уровня подземных вод, излив их на поверхность земли, барботирование газа через столб воды в скважине, выплескивание воды с газом и, в конечном счете, работа скважины газом без воды. С 1986 г. на Совхозном ПХГ начала создаваться сеть контрольно-наблюдательных и разгрузочных (дегазационных) скважин. В основном это были приспособленные для этих целей скважины электрохимзащиты, водозаборные скважины, переоборудованные глубокие и специально пробуренные скважины глубиной 300 - 485 м, одна из которых вскрыла техногенное скопление газа и периодически разгружала его.

В 1996 г. техногенная загазованность на Совхозном ПХГ активизировалась. На скв. 20-В глубиной 200 м возникло водогазопроявление с дебитом газа 12—15 тыс. м3/сут. при рабочем устьевом давлении 1,25 МПа. Газопроявления меньшей интенсивности произошли на нескольких неглубоких водяных скважинах, в том числе за контуром ПХГ в Кастеринской балке. В связи с этим специально разработанным проектом был предусмотрен комплекс работ по выявлению источников образования, их ликвидации, разгрузки и контроля техногенных скоплений газа. По этому проекту путем промыслово-геофизических исследований ведется поиск эксплуатационных скважин, ответственных за утечки газа из подземного хранилища. Производится бурение новых контрольно-разгрузочных скважин, которые вскрыли техногенный газ на глубине от 70 - 80 до 300 - 400 м в контуре ПХГ и 20 - 30 м в Кастеринской балке. Производятся регулярные наблюдения по скважинам и родникам за динамикой разгрузки газа и режимом водоносных горизонтов. Отбираются и анализируются пробы газа и подземной воды. По состоянию на 01.04.98 г. наблюдательная сеть включает 15 глубоких контрольных и 17 контрольно-разгрузочных скважин (глубиной 33-451 м), 13 мелких (до 200 м) гидронаблюдательных скважин и 6 родников. Все источники перетока газа из хранилища пока еще не ликвидированы.

Мониторинг подземных вод верхних водоносных горизонтов на площади Оренбургского НГКМ и прилегающей территории выполняется по сети неглубоких скважин, пробуренных в зоне промышленных объектов - потенциальных источников влияния на подземные воды. Кроме того, ведется гидрохимический контроль водозаборов подземных вод, за счет которых осуществляется хозяйственно-питьевое водоснабжение населенных пунктов, расположенных в районе месторождения.

Основной частью мониторинга поверхностных и неглубокозалегающих подземных вод является изучение материалов по их химическому составу за годы, предшествовавшие созданию газового комплекса. Анализ этих материалов и данные гидрохимического мониторинга последних лет свидетельствуют о том, что с 40~50 гг. по настоящее время вода в р. Урал, большинстве ее притоков и пойменных озерах-старицах не претерпела существенных изменений химического состава и не подверглась заметному загрязнению. В районе ОГПЗ и ОГЗ имеет место локальное техногенное загрязнение воды р.Черной (правобережного притока р. Урал). Оно выражается в повышении минерализации воды до 1,6 г/л в результате попадания рассола, фильтрующегося из земляного амбара на подземном хранилище гелия. Здесь же по этой причине грунтовые воды были засолены до минерализации 30-50 г/л. После устранения утечки рассола происходит постепенное опреснение поверхностных и грунтовых вод. Ниже по течению в р. Черной тем не менее отмечается повышенная минерализация воды (1,1~1,3 г/л), так как на ее берегу находятся земледельческие поля орошения, на которых полив сельскохозяйственных культур производится биологически очищенными сточными водами ОГПЗ с минерализацией 1,4-1,9 г/л.

Выяснение возможного влияния газового комплекса на подземные воды, используемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов, производится путем гидрохимического опробования централизованных водозаборов, построенных в 60-70-е гг., т. е. до создания газового комплекса. гидрогеологические условия района для водоснабжения сложные. Это связано с широким развитием солоноватых вод в первом от земной поверхности водоносном горизонте четвертичных аллювиальных отложений долины р. Урал и его притоков. Как показали результаты мониторинга, минерализация воды централизованных водозаборов со времени их строительства не изменилась и качество воды не ухудшилось. Мониторинг подземных вод за пределами населенных пунктов: и крупных водозаборов проводится по наблюдательным скважинам, пробуренным на первый от поверхности земли водоносный горизонт на полигонах ПЗС, подземных хранилищах продуктов добычи и переработки, заводах, УКПГ, участках нефтедобычи и других промобъектах. В целом на площади газохимического комплекса качество подземных вод не ухудшается, однако на отдельных участках отрицательные техногенные проявления имеют место. Техногенные грунтовые воды имеют повышенную минерализацию (до 6 г/л), характеризуются общекислотной, карбонатной и сульфатной агрессивностью. Результаты гидрогеоэкологического мониторинга территории Оренбургского ГХК в последние годы являются основой для разработки ОВОС (оценки воздействия на окружающую среду) при проектировании новых и реконструкции существующих промышленных объектов. В результате мониторинга установлено, что гидрогеоэкологические условия территории комплекса находятся в удовлетворительном состоянии. Это позволяет вести новое строительство, вводить в эксплуатацию нефтяные залежи в восточной и западной частях ОНГКМ и вовлекать в разработку незадействованные запасы газа в неразбуренных частях месторождения.

***