CC BY
67
УДК 54 (925.22)
Н. Н. Гольчикова Астраханский государственный технический университет
ИСТОЧНИКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ
Воздействие на окружающую среду при освоении нефтяных и газовых месторождений происходит уже при проектировании объектов в ходе проведения инженерных изысканий, т. е. масштабных полевых исследований [1]. Собственно обустройство и эксплуатация нефтяных месторождений, создание транспортной инфраструктуры, как и любое строительство промышленных объектов, осуществляются в три этапа: строительство, эксплуатация и ликвидация [2].
Уязвимость геологической среды по отношению к техногенным воздействиям и ее защищенность неодинаковы на различных участках территории [3]. Например, в районах распространения песчаных грунтов грунтовые воды практически не защищены от загрязнения при возможной аварии буровой скважины, в то время как при залегании на поверхности водоупорных глин защищенность подземных вод намного выше [4]. С другой стороны, существуют зоны повышенного экологического риска на участках разломов, соляных куполов и т. д. Техногенное воздействие на геологическую среду неодинаково на различных стадиях поисковоразведочных работ и эксплуатации месторождений. На первой стадии (геофизические работы) воздействие минимально, на второй стадии (бурение ограниченного числа поисково-разведочных скважин) это воздействие ограничено локальной зоной вокруг этих скважин. На третьей стадии (бурение эксплуатационных скважин для поддержания давления) концентрация воздействия возрастает в контурах вполне определенной выбранной территории. В период эксплуатации скважин (четвертая стадия) воздействие многократно увеличится. Наконец, в случае строительства перерабатывающих заводов (пятая стадия) новые объекты окажут дополнительное воздействие на окружающую среду [5].
Объективную оценку антропогенного воздействия на геологическую среду в Северо-Западном Прикаспии позволили дать многолетние исследования группы ученых Астраханского отделения Российской академии естественных наук при активном участии автора. При многообразных видах воздействия технических средств на геологическую среду в процессе разработки полезных ископаемых, в процессе сельскохозяйственных, инженерно-строительных и других работ формируется искусственный рельеф, изменяется или уничтожается почвенный или растительный покров. Это, в свою очередь, определяет облик ландшафта, изменяет естественный ход его развития, вступают в действие процессы, которых не было до вмешательства человека.
Особенно интенсивное влияние деятельности человека на геологическую среду в Северо-Западном Прикаспии обусловлено расширением масштабов освоения недр, созданием крупного Астраханского газоконденсатного комплекса (АГК). Немаловажную роль в обострении экологических проблем играют мелиорация, распашка земель, использование земель под пастбища.
На участках, окружающих сёла, деградирован почвенный покров, обеднены растительные виды. Среди растений большое место занимают колючки, заразиха. Там, где растительность полностью уничтожена, широко развиты участки плоскостного сноса.
На эоловой равнине в местах длительного расположения кошар образуются «тырла» - участки, полностью лишённые растительного покрова. Активизируется дефляция. В результате формируются барханные пески, котловины выдувания. В котловинах выдувания закладывают колодцы, в которых на глубине 1,8 м располагается хвалынский водоносный горизонт со слабоминерализованной водой (4,4 г/л), пригодной для водопоя скота. После ликвидации кошар восстановление первоначальных ландшафтов проходит в течение длительного времени.
Сравнение современного состояния геологической среды с состоянием её в 1965 г. (по данным аэрофотоснимков) свидетельствует, что на заброшенных кошарах по периферии тырл появляется редкая угнетённая растительность, барханы, котловины выдувания визуально не увеличились в размерах, но восстановительные процессы незаметны.
На территории региона долгое время (около полувека) проводится поисковое бурение на нефть и газ. В районе расположения буровых скважин антропогенному воздействию подвергается площадь в радиусе 400-500 м. Полностью уничтожается почвенный и растительный покров, прокладываются многочисленные грунтовые дороги, выкапываются отстойники для сточных вод, на территории, прилегающей к буровой, появляются активно развеваемые пески, почвенный покров загрязнён нефтепродуктами, промышленным и бытовым мусором.
На заброшенных буровых, например, скв. 38 Астраханская (эксплуатировалась более 20 лет назад), происходит реконструкция антропогенного рельефа естественным путём: колеи дорог выполаживаются, отдельные дороги зарастают полынью, барханы нивелируются и переходят в полуза-креплённые пески.
На территории региона проложены газопроводы и нефтепроводы. В пределах исследуемой площади проходит нефтепроводная система «Каспийский трубопроводный консориум» (КТК). Очень сложные геоморфологические условия отмечаются в юго-восточной части региона, где территория соответствует бывшему заливу верхнехвалынского моря в период его регрессии. В настоящее время здесь фиксируются наиболее пониженные гипсометрические отметки поверхности, широкое развитие получили солончаки и солёные озёра. Между ними на суглинистой и глинистой поверхности залегают пески. Вдоль линии нефтепровода проложено несколько параллельных грунтовых дорог, вкопаны столбы. Строите льст-
во нефтепровода, дороги активизировали процессы дефляции. В течение года отдельные столбы могут быть засыпаны песком на значительную высоту. Песок впоследствии выдувается, и столб обнажается.
Сложная геоэкологическая ситуация сложилась вдоль нефтепроводной системы «КТК». Большое количество параллельных грунтовых дорог вдоль системы провоцирует дефляцию, эрозию. Отбор глинисто-илистого материала из близлежащих солончаков для закрепления песчаной насыпи над поверхностью труб приводит к образованию впадин в днище солончаков. Возникает техногенная форма рельефа, в которой проявляются рельефообразующие процессы, нехарактерные для этой части солончаков до вмешательства человека.
Интенсивно развивающиеся газонефтедобывающие и газонефтеперерабатывающие объекты увеличивают масштабы площадного и глубинного техногенного проникновения в геологическую среду. В пределах Астраханского серогазоконденсатного месторождения (АСГКМ) и прилегающих площадей глубины бурения поисковых скважин на нефть превысили 6 тыс. м, достигнув тем самым максимальных величин воздействия на недра во всем Северо-Западном Прикаспии. Наращивание добычи и переработки сырья и значительное расширение сети трубопроводов для газификации населенных пунктов, а также транспортировки жидких углеводородов за пределы региона усилили инженерно-геологическое преобразование верхних частей литосферы.
Основную техногенную нагрузку создают объекты системы АГК [6]. В его состав входят: промысловая зона АСГКМ, газо- и конденсатоперерабатывающий заводы (АГПЗ-1, 2), полигоны по размещению отходов, хранению серы, подземные хранилища сырья и токсичных отходов, про-дуктопроводы и транспортные магистрали, административные и жилые постройки общей площадью около 446,6 км2. Исследователями Астра-ханьНИПИгаз рассматривается возможность проявления техногенных землетрясений в Северо-Западном Прикаспии, спровоцированных усилившимися процессами техногенеза [7].
Для хранения газа, конденсата и продуктов их переработки в 1980-1984 гг. на АГК было сооружено 15 подземных ёмкостей методом подземных ядерных взрывов. Это подземное хранилище получило название объект «Вега». Подземные ёмкости располагаются на глубине 950-1 100 м в интервалах залегания каменной соли. Ещё в 1986 г. при обследовании ёмкостей была выявлена тенденция к прогрессирующему уменьшению их объёмов до 30-40 % от начального. В 1989 г. незаполненные углеводородами подземные ёмкости утратили свои проектные объёмы, некоторые оказались заполненными твёрдым материалом и радиоактивным рассолом, причём во всех резко повысилось давление. В 1991 г. из трёх ёмкостей произошёл самоизлив радиоактивного рассола на дневную поверхность на площадь в 12 м2 с максимальной мощностью у-излучения 1 100 мкр/ч.
Система мероприятий по обеспечению геоэкологической безопасности объекта «Вега» была включена в Федеральную целевую программу
социально-экономического развития Астраханской области на
1997-2000 гг. Она предусматривала вывод из эксплуатации подземного хранилища и строительство пункта временного хранения и подготовки к захоронению радиоактивных отходов (ПВХО). В 2003 г. ПВХО введён в эксплуатацию, из 7 подземных ёмкостей, заполненных газовым конденсатом, выведено из эксплуатации 7, а с 2001 г. началась ликвидация подземных ёмкостей, которая завершилась к концу 2003 г. Ёмкости заполнили скрепляющим изоляционным раствором.
Утилизация загрязнённых сточных вод АГК производится в подземные хранилища, расположенные в 10-12 км к западу от АГПЗ. Жидкие токсичные отходы закачиваются в пласт с помощью пяти скважин. Подземное хранилище находится на глубине около 2 000 м в триасово-нижнемеловых отложениях обширной межкупольной мульды, имеющей размеры 9 х 5 км. Площадь подземного хранилища составляет около 0,14 км2.
Подземные ёмкости под хранилище создаются с помощью процессов выщелачивания. Для этого используются слабоминерализованные сточные воды (солёность 6,5 г/л), которые образуются на химводоподго-товке производственно-отопительной котельной завода. Рассол, образующийся после выщелачивания, имеющий высокую степень минерализации (около 290 г/л), сбрасывается в соляные бессточные озёра Айдык и Кара-сор, расположенные в 20-26 км к северу. Их размеры - 620 х 100 м и 450 х 400 м соответственно.
В промышленной зоне АСГКМ расположен полигон захоронения промбытовых отходов размерами 340 х 400 м, в границах санитарнозащитной зоны АГПЗ. Он функционирует с 1984 г. и имеет три участка (карты) захоронения, обустроенных в соответствии с требованиями СНиП.
Наиболее существенное техногенное воздействие полигон оказывает на геологическую среду, особенно на верхнюю часть разреза. В приповерхностном слое, за счет пестрого литолого-стратиграфического состава, в условиях аридного климата и в различных фациальных условиях происходят сложные геохимические процессы перераспределения макро-и микрокомпонентов среды.
Наряду с нерастворимыми и малорастворимыми минералами при выветривании образовалось весьма большое количество растворимых подвижных продуктов: хлоридов, сульфатов, карбонатов, щелочей и щелочных земель. Испарительный тип режима почвенных и грунтовых вод привел к прогрессивному накоплению растворимых соединений - вторичный кремнезем, углекислый кальций, гипс по всей почвогрунтовой толще [8].
Очистка условно чистых сточных вод завода (бытовых, производственно-дождевых, дождевых и шламовых) производится на установке КОС-2 производительностью до 25 тыс. м3/сут. Затем сточные воды круглогодично отводятся в ёмкость сезонного регулирования, а в вегетационный период - на поля орошения.
Ёмкость сезонного регулирования представляет собой искусственный водоём объёмом 8,5 млн м3. По контуру ёмкости предусмотрена дамба высотой до 1,5 м, укреплённая железобетонными плитами. Дно ёмкости
также укреплено железобетонными плитами. Глубина составляет около 7,7 м. Непосредственно у ёмкости сезонного регулирования находятся иловые карты, предназначенные для складирования избыточного ила и обезвреживания нефтесодержащих отходов путём испарения, а также шламонакопитель. Их общая площадь составляет около 0,3 км2.
Поля орошения находятся недалеко от очистных сооружений и занимают площадь около 7,5 км2. С их помощью должна осуществляться доочистка сточных вод в естественных условиях. Поверхностные грунты полей орошения представлены полузакреплёнными песками. Слив очищенных вод происходит на дневную поверхность в понижения рельефа. Большие объёмы сбрасываемых вод оказывают влияние на уровень и химический состав грунтовых вод. В районе расположения полей орошения резко снижена солёность грунтовых вод, а их уровень в среднем повысился до 1 м. В связи с этим необходимо строительство полей фильтрации на территории КОС-2.
В период работы АГК на территории его объектов и прилегающих участках произошло уменьшение глубины залегания грунтовых вод. Максимальный подъём уровня (на 4-5 м) произошёл в центральной части АГПЗ, преимущественно в 1987 г. С 1990 г. режим уровня подземных вод близок к устойчивому. В химическом составе концентрация сульфатов на участках объектов АГК и прилегающих площадях понизилась на 3,0 г/л и более. Это произошло в результате смешения подземных вод со слабоминерализованными стоками.
В последние годы на АГК разрабатываются и апробируются технологии самоочищения горных пород от углеводородного загрязнения, основанные на действии физико-химических и биологических факторов, причем за счет последних происходит полная деструкция веществ нефтеокисляющими микроорганизмами. Эти микроорганизмы могут существовать на больших глубинах. Бактерии, окисляющие углеводороды и образующие горючие газы (СН4, И28), прослеживались в разрезе Северного Устюрта до глубины 1 100 м, а в водах Северного Кавказа - ниже 2 000 м.
За пределами АГК и зон влияния другой антропогенной деятельности техногенная нагрузка или отсутствует, или значительно ослабевает. Однако вся исследуемая территория представляет собой легкоранимые земли, на которых в результате деятельности человека возникает целый ряд негативных явлений.
Таким образом, антропогенная нагрузка на исследуемой территории достаточно велика. Геоэкологическая ситуация напряженная. Но процесс разрушения природных ландшафтов еще не достиг стадии необратимости. Выявленные негативные явления могут быть ликвидированы за счет своевременного внедрения природоохранных мероприятий.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Проблемы экологии России / К. С. Лосев, В. Г. Горшков, К. Я. Кондратьев, и др. - М., 1993. - 348 с.
2. Андерсон Д. М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 164 с.
3. Постнов А. В., Серебряков А. О. Теоретические основы экологической оценки состояния геологической среды при техногенном воздействии // Разведка и освоение нефтяных и газоконденсатных месторождений: Науч. тр. Астрахань-НИПИгаз. - Астрахань: ИЦП «Факел», 2001. - С. 220-224.
4. Дедиков Е. В. Эколого-гидрологические проблемы газовой промышленности и направление исследований // Школа-семинар «Эколого-гидрологические исследования техногенных систем в районах газовых и газоконденсатных месторождений. - М., 1998. - С. 3-9.
5. Разработка научных основ охраны и рационального использования геологической среды в связи с деятельностью горнодобывающей промышленности / К. Е. Питьева, Ю. Б. Осипов, В. А. Мещанский и др. // Охрана геологической среды от отрицательного воздействия предприятий горнодобывающего профиля: Докл. Всесоюз. науч. конф. - М., 1981. - С. 3-11.
6. Гольчикова Н. Н. Основные геоэкологические проблемы зоны воздействия Астраханского газового комплекса // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. - 2004. - № 4 (23). - С. 128-132.
7. Григоров В. А., Федорова Н. Ф. Геологические аспекты проблемы техногенных землетрясений в Астраханской области // Эколого-гидрогеологические и гидрологические исследования природно-техногенных систем в районах газовых и газоконденсатных месторождений: Материалы доклэ школы-семинара. -Астрахань, июнь - июль 1998 г. / ИПЦ «Факел», 1998. - С. 178-181.
8. Тинели И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде: Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - 280 с.
Получено 10.11.2006
SOURCES OF INFLUENCE ON GEOLOGICAL ENVIRONMENT OF THE NORTH-WEST CASPIAN REGION
N. N. Golchikova
Intensive influence of the human activity on geological environment of the north-west Caspian region is due to expansion of developing operations of the Earth's interior, and creation of a large Astrakhan gas-condensate complex. Melioration, ploughing up of the fields, the use of these fields as pastures play an important role in worsening of ecological problems. Anthropogenic burden on the investigated territory is great enough. Geoecological situation is rather strained. But the process of destruction of natural landscape has not run up to the stage of irreversibility yet. Negative phenomena, revealed on the investigated territory, can be removed with early application of environment protection measures.
