CC BY
94
УДК [50.8:553.98]:551.312.3(282.247.41)
В. В. Кудинов, С. М. Калягин Астраханский государственный технический университет
ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ НА НЕФТЬ И ГАЗ КАК НОВЫЙ ФАКТОР ТЕХНОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ НА СОСТОЯНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ
Изучение состояния и проблем функционирования геологической среды в условиях активно прогрессирующих процессов техногенного вмешательства при промышленном освоении природных ресурсов является насущной необходимостью в целях дальнейшего устойчивого развития любой литотехнической системы.
Территория южной части Волго-Ахтубинской поймы в последние годы становится объектом повышенного интереса в плане проведения геологоразведочных работ на нефть и газ, в связи с чем будет многократно возрастать роль техногенного фактора при формировании современного облика ее геологической среды.
Поскольку Волго-Ахтубинская пойма является уникальной, нехарактерной для данной природной зоны территорией, и полностью зависит от нормального функционирования составляющих ее водотоков, она очень уязвима и обладает достаточно низким естественным потенциалом устойчивости в условиях активного геотехноморфогенеза, техногенной трансформации геологической среды и изменения природного геохимического фона. Вследствие этого активизация геологоразведочных работ на территории южной части Волго-Ахтубинской поймы при уже существующей техногенной нагрузке без соблюдения необходимых экологических ограничений может привести к коллапсу ее геологической среды.
Однако современная экономическая ситуация требует активизации поисков, разведки и разработки новых месторождений углеводородного сырья. Следовательно, полная изоляция уникальной геологической среды Волго-Ахтубинской поймы от промышленного освоения невозможна и экономически нецелесообразна.
В данной ситуации абсолютно необходимым с позиций концепции устойчивого развития является выбор оптимального варианта промышленного освоения территории, который должен основываться на исчерпывающей информации о состоянии основных компонентов геологической среды. Это возможно при комплексной геоэкологической оценке современного состояния таких компонентов геологической среды, как подземные и поверхностные воды, рельеф и ландшафт.
Основная техногенная нагрузка при производстве различных видов промышленных работ в Волго-Ахтубинской пойме приходится на первый пойменный водоносный горизонт, что связано с отсутствием надежных
водоупорных перекрывающих отложений. Нижезалегающие водоносные горизонты перекрываются региональным водоупором - мощной толщей бакинских глин. Следовательно, при оценке техногенного влияния геологоразведочных работ на нефть и газ на геологическую среду поймы основное внимание необходимо уделять изучению современного аллювиального водоносного горизонта.
Территория южной части Волго-Ахтубинской поймы относится к типу сезонного, преимущественно весеннего и осеннего питания грунтовых вод -к гидрологическому подтипу, который характеризуется непосредственным влиянием на режим грунтовых вод поверхностных водотоков.
Волго-Ахтубинская пойма достаточно разнообразна в гидрогеологическом отношении, в связи с чем она разделяется на три основные зоны: северную, среднюю и придельтовую. Основным объектом внимания нефтегазовой отрасли на данный момент является придельтовая зона.
Придельтовая зона характеризуется преимущественно песчаным составом грунтов зоны аэрации. Грунтовые воды приурочены преимущественно к пылеватым пескам.
Характер колебания уровня грунтовых вод определяется гидрологическим режимом гидрографической сети. В период максимальных паводков уровень грунтовых вод смыкается с уровнем поверхностных вод, т. е. формируется единый водоносный горизонт. Годовая амплитуда колебаний уровня грунтовых вод составляет в среднем около 3 м. Уровень грунтовых вод изменяется практически идентично уровню поверхностных вод. Минимальный уровень наблюдается в зимний период.
Защищенность подземных вод от техногенного загрязнения обусловлена перекрытием водоносных горизонтов слабопроницаемыми отложениями, что не выражено на изучаемой территории в связи с неглубоким залеганием грунтовых вод и большой проницаемостью грунтов зоны аэрации; нижележащие горизонты, начиная с бакинского, перекрыты мощной толщей глин и являются достаточно хорошо защищенными.
При оценке степени защищенности современного аллювиального горизонта от техногенного загрязнения по методике, предложенной В. М. Гольдбергом, были получены результаты, согласно которым данный водоносный горизонт является незащищенным либо слабозащищенным -I и II категории защищенности [1]. Данное обстоятельство связано прежде всего с неглубоким залеганием первого водоносного горизонта и литологическими особенностями пород, слагающих зону аэрации, - супеси и суглинки с большими коэффициентами фильтрации; территории, перекрытые глинистыми или тяжелосуглинистыми отложениями, в большинстве случаев относятся ко II категории защищенности (рис. 1).
Условные обозначения
Глубина залегания подземных вод:
Оценка защищенности первого водоносного горизонта:
-лл'\' Территория с незащищенным первым
водоносным горизонтом (I категория защищенности по В. М. Гольдбергу)
Территория со слабозащищенным первым водоносным горизонтом (II категория защищенности по В. М. Гольдбергу)
Прочие условным обозначения:
? • Разведочная скважина Приморская 1
Граница площадей с различными ■---- глубинами залегания грунтовых вод
1-3 м
1 1 3-5 м
□ 5-10 м
\Ш Глубина в интервале указанных цветов
Рис. 1. Карта защищенности подземных вод современного аллювиального водоносного горизонта южной части Волго-Ахтубинской поймы1
Таким образом, строение аллювиального гидрогеологического комплекса предполагает практически полную его незащищенность от техногенного загрязнения. Кроме того, большая водопроводимость аллювиального водоносного горизонта и наличие прямых гидродинамических связей между грунтовыми и поверхностными водами предполагают быстрое распространение техногенного потока загрязнения, т. е. переход локальных очагов загрязнения в региональные.
Геологоразведочные работы на нефть и газ предполагают активное механическое вмешательство в ландшафтную систему Волго-Ахтубинской поймы и изменение ее геохимического фона.
В формировании любого ландшафтного комплекса наиболее важными являются такие факторы, как геологическое строение, литологический состав, новейшие тектонические движения и геоморфологические особенности территории. Не умаляя значения климатических особенностей, почвенного покрова, растительного и животного мира, первая группа факторов все же является определяющей.
Характерными особенностями физико-географических условий, с которыми связано формирование современных ландшафтов Волго-Ахтубинской поймы, являются резкое несоответствие в соотношении теп-
ла и влаги, резкая континентальность климата, засоленность слагающих поверхность морских отложений.
Взаимодействие природных компонентов: литологического состава, геоморфологического строения, климатических особенностей - и привело к формированию своеобразных ландшафтов южной части Волго-Ахтубинской поймы.
Интразональный район Волго-Ахтубинской поймы представляет собой аллювиально-пойменную равнину современного возраста с достаточно расчлененным рельефом на аллювиальных почвах различного состава.
В зависимости от типа водного режима и связанных с ним растительного покрова и процессов обмена сформировались группы дерновых насыщенных, луговых насыщенных и лугово-болотных почв. По мощности гумусового горизонта почвы подразделяются на среднемощные (40-80 см), маломощные (20-40 см), укороченные (10-20 см) и примитивные (0-10 см). Источником засоления является наличие реликтового засоления материнских пород и минерализованные грунтовые воды. В результате сезонной динамики последних степень засоления почв непостоянна. Почвы Волго-Ахтубинской поймы отличаются слабой засолённостью (3,87-3,89 г/кг почвы), тип засоления сульфатно-натриевый, и лишь в почвах заброшенных орошаемых участков преобладают ионы кальция. Кислотность почв колеблется от 7 до 8.
Растительный покров богат и разнообразен в видовом отношении. На низких уровнях длительно заливаемых площадей поймы развивается водно-болотная и болотно-луговая растительность, на более высоких местоположениях - луговая растительность.
Территория разведочного бурения в настоящий момент (Пойменное серогазоконденсатное месторождение (СГКМ)) 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.
В пределах территории геологоразведочных работ на Пойменном СГКМ выделяются следующие виды урочищ: урочище гривы, урочище межгривного понижения, урочище долинообразного понижения.
В непосредственной близости от места расположения скважины прослеживается несколько урочищ антропогенного происхождения. Это урочища антропогенных валов и бугров у котловин, также антропогенного происхождения.
В пределах санитарно-защитной зоны (СЗЗ) прослеживается несколько участков плоской поймы с разнотравно-злаковыми, осоковыми влажно-луговыми растительными сообществами на аллювиальных дерновых насыщенных темноцветных среднемощных солончаковых, слабозасо-ленных глинистых, тяжелосуглинистых почвах (рис. 2).
Условные обозначения
Типы местности Урочища
| 1 плоская пойма [ \ мелиоративные системы і \ сезонно заливаемые ильмени
|__\ пологогривистая пойма Г _ І ильмени | І сезонно функционирующие ерики
Рис. 2. Ландшафтная карта территории разведочной скважины Приморская 1
(Пойменное СГКМ)1
Таким образом, представленная характеристика ландшафтной системы как южной части Волго-Ахтубинской поймы в целом, так и непосредственно территории 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 руде-ральной и мусорной растительности на сухом нарушенном почвенном покрове и появлении урочищ антропогенных котловин.
Одним из наиболее уязвимых компонентов геологической среды Волго-Ахтубинской поймы являются поверхностные водотоки.
Исследуемая территория имеет сложную естественную гидрологическую сеть, представленную помимо рек Волга и Ахтуба большим количеством рукавов, проток, ериков и ильменей. Кроме того, на данный участок накладывается антропогенная гидросистема, представленная каналами, водоводами, оросительными системами, прудами рыборазведения, водохранилищами.
Основным фактором, определяющим качество воды водоемов изучаемой территории, является поступление органических и неорганических веществ разной природы и их количество.
Основная масса загрязнений в низовья р. 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.
Сезонные изменения - один из факторов, формирующих гидрохимический режим. Напряженность гидрохимической обстановки наблюдается во время весенне-летнего половодья и летне-осенней межени.
В ходе 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 поисково-разведочной скважины, на основных этапах поисково-разведочного бурения (обустройство буровой площадки, бурение скважины, испытание скважины).
Гидрохимический анализ состояния поверхностных вод в переделах 5-километровой зоны от буровой площадки Пойменного СГКМ на всех этапах осуществления поисково-разведочного бурения превышений ПДК по нормируемым компонентам, вносящим основной вклад в загрязнение территорий геологоразведочных работ на нефть и газ (нефтепродукты, фенолы, СПАВ, общая минерализация), не выявил. В целом же, по всем определяемым загрязняющим веществам, уровень ПДК был превышен только по содержанию органических веществ (БПК, ХПК), что характерно для большинства бессточных водоемов исследуемой территории, и по некоторым тяжелым металлам - Бе, Си, Мп, что характерно для водоемов, имеющих связь с основными водотоками (реки Волга и Ахтуба), и объясняется прежде всего транзитным поступлением загрязняющих веществ.
Таким образом, геоэкологическая оценка современного состояния основных компонентов геологической среды Волго-Ахтубинской поймы в пределах осуществления геологоразведочных работ показывает, что данный фактор техногенного воздействия может внести достаточно существенный вклад в антропогенное преобразование геологической среды, наряду с уже существующими агентами (рис. 3).
Рис. 3. Карта техногенной нагрузки на территорию южной части Волго-Ахтубинской поймы1
Так, в условиях активизации промышленного освоения Волго-Ахтубинской поймы возрастает роль техногенного фактора, который изменяет естественный ход развития ландшафтных комплексов и способствует возникновению новых динамических процессов, не наблюдавшихся на этом участке до начала хозяйственной деятельности человека.
Создаются природно-техногенные ландшафты, которые развиваются в результате проявления геотехноморфогенеза, порожденного динамическим взаимодействием природных и техногенных факторов [2].
Деятельность человека на исследуемой территории играет большую роль в развитии рельефа, нарушая природную геодинамическую стабильность. Но в пределах исследуемой территории процесс деградации приповерхностной части геологической среды охватил ограниченные территории и не достиг стадии необратимости. Вдоль водотоков Волго-Ахтубинской поймы происходит подмыв и обрушение берегов. В результате проявления планетарного процесса (влияние отклоняющей силы вра-
щения Земли) активному разрушению водными потоками подвергается правый берег р. Волги. На данный участок накладывается антропогенная гидросистема, представленная каналами, водоводами, оросительными системами, прудами рыборазведения, водохранилищами.
В пределах территории южной части Волго-Ахтубинской поймы приблизительно пятая часть занята пахотными землями, в связи с чем рельеф в значительной степени снивелирован, на месте гривистых участков образовались выровненные под пашню площади. Сельскохозяйственные поля осложнены сетью ирригационных сооружений, делящих поле на чеки.
Все пашни окружены дамбами с целью предотвратить их затопление. Если дамбы не разрушаются несколько лет, пашни подвергаются вторичному засолению. Начинаются суффозионные процессы, нехарактерные для поймы и дельты, что приводит к образованию просадок, промоин на их склонах, разрушению и сносу плодородного почвенного горизонта.
Геологоразведочные работы на нефть и газ сопровождаются также значительным объемом землеустроительных работ, что, естественно, влечет за собой аналогичные последствия, но имеющие еще более серьезное воздействие. Так, для строительства одной буровой площадки для разведочной скважины в пределах поймы необходимо возвести земляную насыпь высотой до 6 м с целью исключить ее затопление во время паводка. Такие значительные механические нарушения естественных ландшафтных систем поймы могут привести к их полному исчезновению.
Техногенная нагрузка в настоящее время включает в себя множество факторов хозяйственной деятельности, среди которых с точки зрения их влияния на количественные характеристики грунтовых и поверхностных вод основными являются: сооружение и эксплуатация водохранилищ, орошение, агротехнические мероприятия, водопотребление на промышленно-коммунальные нужды, геологоразведочные работы на нефть и газ.
Анализ экологического 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 геосистемной цепи, непосредственно взаимосвязанных с подземными и поверхностными водами, рельефом и ландшафтами. Следовательно, наложение дополнительного мощного фактора техногенного воздействия, каковым, несомненно, являются геологоразведочные работы на нефть и газ (а впоследствии и разработка нефтегазовых месторождений), может привести к полной деградации геологической среды.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Шварц А. А. Экологическая гидрогеология. - СПб.: Изд-во С.-Петербург. унта, 1996. - 60 с.
2. Розанов Л. Л. Технолитоморфная трансформация окружающей среды. - М.: НЦ ЭНАС, 2001. - 184 с.
Получено 30.10.2006
OIL AND GAS EXPLORATION WORK AS A NEW FACTOR OF TECHNOGENIC INFLUENCE ON THE STATE OF GEOLOGIC ENVIRONMENT OF THE VOLGA-AKHTUBA FLOOD-PLAIN
V. V. Kudinov, S. M. Kalyagin
The Volga-Akhtuba flood-plain and especially its south part has become a territory of active interest for the gas-and-oil producing industry since 2001. Due to a significant effort of oil and gas exploration work, Flood-plain (Central-Astrakhan) sulfur and gas condensate field was opened. Oil and gas exploration work on the flood-plain territory is a new intense factor of technogenic influence on the geologic environment. To evaluate its influence on such components of the geologic environment as underground and surface water, relief, landscape, it is necessary to carry out some complex geoecological researches. The goals of the research are the analysis of current state of these components, and discovery of the influence of oil and gas exploration work on the background of the existing technogenic burden.
