CC BY
10Ученые записки Таврического национального университета имени В.И.Вернадского Серия «География». Том 24 (63). 2011 г. №3, С. 65-73.
УДК 504.53.054:504.064:62/69 Д1СТАНЦ1ЙНА ОЦ1НКА ЯКОСТ1 РЕКУЛЬТИВАЦН РОДЮЧИХ ЗЕМЕЛЬ БУРОВИХ МАЙДАНЧИК1В НА НАФТОГАЗОВИХ РОДОВИЩАХ
Журавель М. Ю.1, Клочко Т.О.2, Яременко В.В. 3 1Швтчпо-сх1дпий науковий центр «1нтелект-сервк», Харюв, Украта
2Держаене тдприемство науково-достдний та проектний тститут «СОЮЗ», Нащональний аерокосм1чний ynieepcumem ш. М. СЖуковського «Харккський авшцшний тститут», Xapuie, Украта, 3СП Полтаеська нафтогазоеа компанш E-mail: klochko.ta@gmail.com2
У робот1 розглянуто питания застосування MaTepianiB косм1чних зйомок для спостереження за станом територп родовищ вуглеводшв та виявлення зон техногенного впливу на Грунти у комплекс! з проведениям наземних дослвджень.
Ключов1 слова: нафтогазовидобуток, косм1чш зшмки, дешифрування, Грунти, дослвдження, порушення, рекультиващя, рослиншсть.
ВСТУП
Сталий розвиток Украши визначаеться, у числ1 шших умов, розробкою природоохоронних заход1в при запроваджеш нових технологш та удосконаленш юнуючих. Такою е i св1това тенденщя, що схвалена Украшою та пщтверджена низкою нормативних акпв вщносно користування, охорони i мошторингу компонента довкшля.
На територ1ях ведения геолопчного вивчення, розвщки та розробки нафтогазових родовищ ¿снуе необхщнють оперативного отримання площ для розбудови шфраструктури: бурових майданчиюв, трубопровод1в, установок подготовки, збер1гання та транспортування вуглеводнево! сировини. Для землевласниюв, що передають земельш надши в тимчасове користування важливим е як отримання вщповщно! оплати вщ землекористувача, так i повернення земельно! дщянки в стан1 не пршому, шж був на еташ тимчасового вщчуження. Це досягаеться проведениям техшчно! та бюлопчно! рекультивацп земель, що е обов'язковою складовою технолопчних процес1в, пов'язаних з порушенням земель.
Мошторинг грунта е елементом комплексного мошторингу компонента довкшля в систем! еколопчного управлшня нафтогазовидобувного пщприемства i' забезпечуе нагляд за станом земель вщ моменту ix вилучення в тимчасове використання до повернення власнику та/або повного вщтворення первинного стану. Складовими мошторингу грунта е накопичення даних агроеколопчних дослщжень, прив'язка i'x до конкретних виробничих об'екпв та технологш, рознесення шформацп в 4aci та npocTopi, сшвставлення з вимогами техшчних стандарта та законодавства.
Одним ¿з сучасних елеменгав мошторингу Грунт1в е матер1али косм1чних зйомок. Вони можуть використовуватися як актуал1зована картограф1чна основа та дозволяють проводити багатоцшьове тематичне картографування 1 повтори! зйомки для анал1зу стану довкшля на дшянках р1зно! площг В залежносп вщ просторового розр1знення можливо здшснювати мошторинг окремих об'екпв, всього родовища, групи родовищ у межах шдприемства-розробника або у межах геоструктурних одиниць.
Постановка задач! дослщження:
• визначити особливосп дешифрування зображень техногенно-порушених
грунтов;
• визначити локал1защю забруднень при розробщ родовищ вуглеводшв;
• провести дослщження стану грунтов на промислових майданчиках;
• провести анал1з косм1чних зшмюв з метою видшення площ порушених земель теля рекультивацп.
1. ОСОБЛИВОСТ1 ЗОБРАЖЕНЬ ТЕХНОГЕНО ПОРУШЕНИХ ГРУНТ1В
Грунтовий покрив, у бшьшосто замаскований рослиннютю, вивчати за косм1чними зшмками складшше, шж шш1 компоненти ландшафту. Проте вш, як шякш компонент екосистеми, вщображае ютор1ю розвщки, експлуатацп родовищ та рекультивацп порушених земель.
Р1зномаштш грунти та !х порушення не завжди розшзнаються по косм1чним зшмкам за прямими дешифрувальними ознаками (кол1р, структура, характер поверхш, мехашчний склад, волопсть). Порушення добре вщображаються на орних землях або полях з рослиннютю не бшьш як 10-20 см та на слабо вкритих рослиннютю територ1ях (з проективним покриттям до 10-15%).
Тон зображення грунтов на панхроматичних зшмках змшюеться вщ бшого тону зображень сухих солончаюв, пююв до чорного тону зображення чорнозем1в та визначаеться !х вщбивною здатшетю, яка залежить вщ мшералопчного та оргашчного складу. Гумусов1 речовини 1 окисли зал1за знижують загальну яскравють грунтов, а кремнезем, карбонати та хлориди збшьшують. Тому чорноземи з великим вмютом гумусу зображеш на зшмках чорними тонами, а солончаки -дуже евтолими через вицвтои легко розчинних солей (хлорид1в, сульфат1в). На тон зображення грунтов впливае також вологють: тон зображення вологих об'екпв у 2-3 рази темшше тону зображення сухих об'екпв [1, 2].
На багатозональних зшмках тон зображення грунта у р1зних зонах спектру та його змши при переход! вщ зони до зони е прямою дешифрувальною ознакою. Для дешифрування використовують зшмки в червоно! та ближнш шфрачервоно! зонах, тому що наб1р кривих спектрально! вщбивно! здатносн розходиться максимально в цих зонах.
Антропогенне засоления мае негативне значения для сшьськогосподарського виробництва. Засоления вщноситься до одного з суттевих динам1чних параметр1в грунту, воно добре вщстежуеться у видимому та ближньому шфрачервоному д1апазош. Прямими ознаками засолених територш е вицвтои солей або виникнення
сольових корок, яки вщображаються яскравими бшими тонами. Опосередкованими ознаками е пригшчений та розрщжений рослинний покрив. Локальне розподшення солей залежить вщ розташування технолопчного об'екту та особливостей мшрорельефу. За зшмками можливо в1зуально дешифрувати стадп засоления земель: начальна (висока волопсть при практично! вщсутносп засоления), пром1жна (солестшка рослиннють та шдвищена волопсть грунту), зрша (сольова корка на поверхш). Контури сольових корок, що виникають у автоморфних умовах, при виштному режим! у мюцях виклинцювання збагачених солями грунтових вод мають чп-ку структуру округло-розр1зано! форми.
При забрудненш нафтопродуктами вщбивна здатнють грунпв знижуеться. При сильному забрудненш крив1 спектрального вщображення наближаються до горизонтальних, коефщенти вщображення знижуються у напрямку до червоно! зони. 1нтегральне вщображення сильно забруднених грунпв складае 10 - 12%, в синьо-фюлетовш зош 9 - 11%, в червонш - до 8 - 13%.
Спектральна яскравють грунтов залежить вщ поверхш структури, розм1ру агрегапв, щшьносп упаковки, шорсткосп поверхш. Найменш1 частники повшше заповнюють об'ем та дають бшьш вир1вняну поверхню у пор1внянш з1 складною поверхнею, що зложена крупними агрегатами. Гладка щшьна поверхня мае коефщенти яскравосп вище, шж рихла. Безструктурш грунти вщбивають на 10 -15% бшьше свтола, шж добре оструктуреш.
2. ЛОКАЛ13АЦ1Я ЗАБРУДНЕНЬ ПРИ РОЗРОБЦ1 РОДОВИЩ ВУГЛЕВОДН1В
На стадп пошуку та розвщки родовищ нафти та газу найбшьш вщчутний вплив на грунтовий 1 рослинний покрив пов'язаний з буршням та випробуванням свердловин. Буд1вельно-монтажш роботи на бурових майданчиках та тд'1зних шляхах до них призводять до порушення рослинного покрову, який виконуе важливу протиерозшну та еколопчну роль. Ще бшьше навантаження вщчувають грунти на бурових майданчиках де грунтовий шар зшмаеться майже повнютю, у чорноземнш зош шод1 на глибину 1,0-1,2 м. Поверхня грунту на бурових майданчиках може забруднюватися, найбшьшу небезпеку становлять компоненти бурових розчишв та горюче-мастильш матер1али. Розм1ри земельних майданчиюв, яю вщводяться пщ одну свердловину на перюд буршня, можуть сягати 2,5-3,5 га.
На стадп експлуатацп родовищ тимчасове вщчуження земель значно зростае. Окр1м буршня свердловин будуеться 1 технолопчна мережа, яка мае забезпечити видобуток, первинну подготовку продукцп та И транспортування. У зв'язку з цим на територп родовища поруч з площинними можуть з'явитися лшшш зони забруднених 1 порушених земель, яю трасують нафто- та газопроводи. В процес1 видобутку можлив1 розливи на майданчиках бшя свердловин, а шод1 й фонтанування продукцп, перепкання пластових флющ1в з нижшх горизонта в верхш позатрубним простором або внаслщок порушення герметичносп експлуатацшних колон. Все це може привести до забруднення грунта 1 шдземних вод. Мехашчш порушення та в меншш м1р1 короз1я можуть привести до розрив1в
трубопровод1в, якими транспортуеться продукщя вщ свердловин на пункти сепарацп i переробки. Найбшьш в1ропдш порушення лшшних комушкацш в мюцях перетину транспортних шлях1в та водних артерш. На eTani штенсифшацп розробки родовища р1зко зростае ризик засоления грунпв та природних вод внаслщок витоюв мшерал1зованих флющв з аваршних трубопровод1в [3, 4].
На кшцевш стадп розробки родовищ лшвщуються технолопчш об'екти, рекультивуються yci порушен! та забруднеш земл1 i повертаються ix власникам.
3. ДОСЛ1ДЖЕННЯ СТАНУ ГРУНТ1В НА ПРОМИСЛОВИХ МАЙДАНЧИКАХ
Дослщження стану rpyrniB на майданчиках пошукових та розвщувальних свердловин проведено за допомогою дешифрування зшмюв високого розр1знення 0,61 м (КА Quick Bird) та середнього розр1знення 30-15 м (КА Landsat та зшмки TERRALook). Фонд таких зшмюв доступний для використання у мереж1 1нтернет. Зазвичай зшмки для дослщжень вщбирають за часовим i спектральним критер1ем, але вщб1р у 1нтернет був обмежений за такими умовами, оскшьки у вшьному доступ! знаходиться мала кшьюсть зшмюв на необхщну територда. Дослщження проводились на територп Полтавсько! низовини (швденна прибортова зона ДДЗ), яка натчуе бшьше двох вЫв icTopii' сшьськогосподарського використання земель.
Суттеве значения для розшзнавання властивостей rpyrniB мае стан рослинностг Оскшьки район мае аграрну спещатзащю (розоранють територп складае 80-90%), промислов1 об'екти розташоваш переважно на ланах сшьськогосподарського використання, проведено дослщження культурно! рослинностг Було дослщжено особливост1 стану nociBiB сшьгоспкультур, яю вщображають яюсть грунпв, !хню родючють, а також структуру грунтового покриву.
Анал1з зн1мк1в показуе досить високий контраст промислових майданчиюв на фош сшьгоспугщь через великий строк теля i'x лшвщацп та рекультивацп. Приклади зображень наведено на рисунках 1-3.
При обстеженш рощ дшянки свердловини №20 спостершалося руйнування залишюв бетонного вимощення навколо устя (рис. 1а). По слщам на rpyHTi видно, що це вщбувалося ¿з застосуванням важко! техшки. Можливо, що метою цього був видобуток гран1тних брил, з яких було зроблено вимощення. У той же час невелию камеш та уламки бетону залишилися у rpyHTi, а це може викликати подальше забруднення прилегло! територп буд1вельним смггтям, що вже спостерталося paHime за даними косм1чних зйомок (рис.1б).
На рис. 16 видно, що за кольором чнко видшяеться дшянка бурового майданчику, а також напрямки розтння вздовж оранки залишюв буд1вельних та бурових MaTepianiB вщ устя свердловини на досить велику вщстань - до 100 м. Це вказуе на грубе порушення правил рекультивацп першого етапу - рекультиващя майданчика теля буршня свердловини. Властивосп грунту, що впливають на змшу вщбивно! характеристики, не вщновились на рекультивованш дшянщ навпъ за 40 роюв, що пщтверджуеться даними польових в1зуальних спостережень та лабораторними дослщженнями грунту.
а) загальний вигляд шд час обстеження б) косм1чне зображення з КА Quick Bird
Рис. 1. Дшянка розвщувально! свердловини №20 1гнат1вське родовище, 1968 piK рекультивацп
На рис. 26 видно промисловий майданчик та прилеглу до св.№16 територ1ю, що неорана, оскшьки землевласник побоюеться пошкодження орного знаряддя через залишки буд1вельного смггтя.
Синантропна рослиннють приховуе контур порушення грунту. Такий стан територп можна спостернати починаючи з 1991р. (nepmi зшмки з розр1зненням 30 м). В1зуальний огляд майданчика, грунтов! прикопки та лабораторш анал1зи подтвердили низький р1вень техшчно! рекультивацп.
И
а) загальний вигляд шд час обстеження б) косм1чне зображення з КА Quick Bird
Рис. 2. Дшянка розвщувально! свердловини №16 (Руденювське родовище), 1971 piK рекультивацп
Навколо деяких свердловин площа техногенного порушення невелика, контури площадок шби розмш!, що вказуе на особливосп обробки поля землевласником та невдалу пюлярекультивацшну оргашзащю майданчика, рис. 3.
Рис. 3. Дшянка розвщувально! свердловини №5Н (Новомикола!вська структура)
Дшянки деяких лшвщованих свердловин мають чгтко окреслений контур мало! площ1 (~10х10 м) без сладв розсдавання буд1вельних вщход!в на територп, рис. 4.
Рис. 4. Приклад правильно! рекультивацп майданчика
Така орган!зац!я майданчика дозволяе власникам проводити обробку земель у звичайному технолог!чному цикл!.
Частина промислово! шфраструктури пщприемства вщображена на рис. 5. Для дослщжень використано синтезоване зображення TERRALook, комбшащя спектральних канал1в RGB. Рисунок шюструе досить високе антропогенне навантаження територп та розташування технолопчних об'екпв на сшьгоспугщдях. Змшення фототону зшмка чггко визначае стадп проведения po6iT та ix технолопчш особливоси. Анал1з зображення показуе активну фазу po6iT у райош свердловин №151, 152, 159, 162. Свердловини зв'язаш пром1ж собою дорогою, вщображеною на зеленому фош культурно! рослинносл у вигляд1 л1н1йно-видовжено1 смуги. В1д свердловини №131 на швшчний сх1д простежуеться коридор шлейф1в у вигляд1 смуги CBirao-ciporo кольору, тобто природний стан rpyrniB порушено внасл1док впливу буд1вництва.
Св1тла пляма у район! свердловин №160, 163, 165 вказуе на вщсутнють грунтового покриву, що пов'язано з проведениям бурових po6iT.
Рис. 5. Частина промислово! шфраструктури
Дослщження виявили вплив антропогенного навантаження на вс!х без виключення д!лянках спостережень. При обстеженн! виявлена неоднор!дн!сть в стан! рослин по полям ! культурам як на фон!, так ! на рекультивованих д!лянках, що викликано як впливом техногенного навантаження при тимчасовому використанн! земель, так! нер!вном!рн!стю агротехн!ки на полях.
Вивчення р!зних за в!ком дшянок порушених земель показуе, що без бюлопчно! рекультивац!! процес в!дновлення родючосп дуже розтягнутий у час!. На бурових майданчиках, л!кв!дованих десятки роюв потому, е суттев! вщмшносп стану та продуктивност! культур з прилеглими д!лянками поля, що фшсуеться на косм!чних зн!мках. На жоднш з рекультивованих д!лянок, як! повинш до 3-х рок!в знаходитися пщ пос!вами багатор!чних трав, при обстеженн! не виявлеш ц!
культури. що свщчить про вщсутнють заход1в бюлопчно! рекультивацп з боку власниюв земель.
висновки
Анал1з характеру зображень на зшмках залежить вщ розм1ру, лшшно! протяжносл об'екпв, що мають добре виражену ф1зюном1чшсть. Кожна трупа таких зображень на родовищ1 характеризуеться визначеними параметрами (змшою фототону, текстури пщстильно! поверхш), а також своерщною «прив'язкою», що вщображае технолопю експлуатацп.
За матер1алами ДЗЗ визначаються змши стану рослинносн, грунтового покриву, поява нових технолопчних об'екпв та лшвщащя старих, змши у використанш земель прничого вщводу та за його межами. При цьому виникае можливють виявлення особливостей стану грунтового покриву, рослинносн та 1хньо! детал1зацп, а вщповщно, 1 бшьш точного врахування впливу на навколишне середовище р1зних технолопчних об'екпв. Використання даних ДЗЗ надае можливють контролювати несанкцюноваш шд'1зш шляхи до об'екпв переробки та транспорту вуглеводшв, оцшювати якють рекультивацп земель теля буршня свердловин та експлуатацп, здшенювати ретроспективну оцшку використання та якосн земель, являе об'ективну картину сучасного стану в кшькюному та яюсному виглядг Це е базою для прогнозування подальшого розвитку дш та прийняття необхщних корегуючих засоб1в.
За допомогою косм1чних зшмюв проведена оптим1зац1я розташування точок спостереження грунпв, що сприяло репрезентативносп опробування. Анал1з косм1чних зшмюв надав змогу вивчити ютор1ю освоения територп, показав досить високий контраст промислових майданчиюв на фот сшьгоспупдь через великий строк теля 1х лшвщацп та рекультивацп. Ор1ентовна площа таких земель ильки у межах Дшпровсько-Донецько! нафтогазоносно! провшцп може складати 20000 га.
У подальших дослщженнях необхщно розробити методику виявлення та оцшщ впливу на довкшля видобувно! д1яльносп на р1зних стад1ях розвщки, експлуатацп родовищ та рекультивацп порушених земель, визначити спектральш характеристики та алгоритми автоматизованого виявлення порушених дшянок.
Матер1али косм1чно! зйомки повинш стати невщ'емною частиною оперативного мошторингу грунпв, оскшьки надають об'ективну шформащю про стан територп у час1 та простор!.
Список лггератури
1. Кравцова В. И. Космические методы исследования почв / Валентина Ивановна Кравцова. — М.: Аспект Пресс, 2005. — 190 с, 8 с. цв. вкл.
2. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологи / П. Кронберг. — М.: Мир, 1988. — 343 с.
3. Журавель Н.Е. Месторождение газа и гидрологический заказник: поиски баланса / Н. Е. Журавель, Т. А. Клочко, М. И. Овчаренко. // Зб.наук.ст. III М1жнародно1 науково-практично! конференци «Еколопчна безпека: проблеми [ шляхи виршення» (10-14 вересня 2007 р., м. Алушта) / УкрНДЕЕП. X., 2007. — С.128-133.
4. Дваладзе Т. Ш. К методике регионального экологического прогноза при эксплуатации нефтегазовых месторождений / Т. Ш. Дваладзе, А. В. Поздняков, М. Ю. Самуйленков. // Исследования эколого-географических проблем природопользования для обеспечения территориальной организации и устойчивости развития нефтегазовых регионов России: Теория, методы и практика. — Ниженеварговск: НГПИ, ХМРО РАЕН, ИОА СО РАН, 2000. — С. 23-29.
Журавель Н. Е. Дистанционная оценка качества рекультивации плодородных земель на нефтегазовых месторождениях / Н. Е. Журавель, Т. А. Клочко, В. В. Яременко // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия: География. - 2011. - Т. 24 (63). - № 3 - С. 65-73.
В работе рассматриваются вопросы применения материалов космических съемок для наблюдения за территориями месторождений углеводородов и выявления зон техногенного влияния на почвы в комплексе с проведением наземных исследований.
Ключевые слова: нефтегазодобыча, космические снимки, дешифрирование, почвы, исследования, нарушение, рекультивация, растительность.
Zhuravel N.E. Research of a current state of problems of revealing of the salted soils according to space shootings // Scientific Notes of Taurida National V. I. Vemadsky University. - Series: Geography. - 2011. -Vol. 24 (63). - № 3 - P. 65-73.
The article deals with the application of satellite surveys for monitoring of oilfields and detection areas of technological influence on the soil in conjunction with the surface survey
Keywords: oil and gas extraction, space imaging, soils, interpretation, research, soil reclamation, vegetation, violation.
Поступила вредакцию 28.04.2011 г.
