CC BY
12
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2017, том 23, № 2 (71), с. 42-46
——— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ =====
УДК 502.37
ОБ УСЛОВИЯХ СОХРАНЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ НА ГАЗОНЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
© 2017 г. М.-П.Б. Айтеков
Институт геологии ДНЦ РАН Россия, 367030, г. Махачкала, ул. Ярагского, д. 75. Е-шаИ: aytekov37@mail.ru
Поступила 20.07.2016
На участке газонефтяного месторождения Дузлак, где ранее проводилась гамма-съёмка, определены концентрации радионуклидов, ответственных за радиоактивное заражение местности. Обоснована недостаточная эффективность коллекторно-дренажного канала, окаймляющего участок. Дана оценка травертинам как стройматериалу. Предложены меры по изоляции солей радиоактивных и других элементов, накопленных на рассматриваемом участке.
Ключевые слова: загрязняющие компоненты, соли, экологическая ситуация, радионуклиды, геоэкология.
В недропользовании антропогенная деятельность нередко приводит к негативным последствиям. В нефтяной геологии проблемы загрязнения окружающей среды нефтью и её сопутствующими компонентами существуют со времён добычи человеком полезных ископаемых с середины XIX столетия. В практике добычи нефти и газа как ведущих полезных ископаемых имеются случаи, когда локальные загрязнения почв и экосистем, в частности, радионуклидами, связанные с выпадением солей из пластовых и нефтяных вод приобретали более широкие масштабы в результате развития различных видов миграции вещества.
Для максимального уменьшения неблагоприятного воздействия природной и техногенной радиации на местное население, рассмотрена (Айтеков и др., 2015) и оценена радиационная обстановка газонефтяного месторождения Дузлак, предложены параметры условий по изоляции солей и устранения процессов засоления окружающей территории.
Материалы и методы исследования
Месторождение Дузлак приурочено к сводовой части одноимённого брахиантиклинального поднятия, площадью 3.8 км2 и находится на территории Южного Дагестанае. Дузлак относится к месторождениям Восточной антиклинальной зоны. Наличие в зоне двух крупных тектонических нарушений (Главный Дербентский разрыв Восточной антиклинальной складки) создает условия для восхождения минерализованных вод из глубоких горизонтов земной коры на дневную поверхность (Мусаев, 1968) и отрицательно сказывается на экологическом благополучии территории (рис. 1).
Вопросы локальных загрязнений территорий, отведённых для нефтегазодобычи, освещались
многими исследователями. Геоэкологические проблемы Дагестанского побережья Каспия и некоторые пути их решения изложены также в монографии К.А. Сабанаева с соавторами (2008). В работе З.Г. Залибековас соавторами (2015) обсуждаются вопросы развития антропогенного почвоведения, современного состояния почв Дагестана и влияния антропогенного фактора на освоенные почвы. Приведённые им данные Статистического управления Дагестана (табл. 1) за 2000 год относительно процессов эрозии и засоления почв несколько занижены.
Таблица 1. Площади земель Дагестана, подверженные природным и антропогенным воздействиям, млн. га.
Воздействие
Процессы Естественное Антропогенное
РФ РД РФ РД
Эрозия 70 1.7 40 0.6
Засоление 40 1.9 30 0.7
Разрушение - - 9.2 8.0
В то же время эти данные объективно отражают тенденции преобладающей роли эродированных и засолённых почв естественного и антропогенного воздействия.
По данным Д.А. Мирзоева с соавторами (1986), на Дузлаке в 1951 г. была начата промышленная разработка нефтяной залежи, где пробурено 24 скважины. С целью разведки и повторной добычи углеводородного сырья в 2006 году Региональное агентство по недропользованию по Южному федеральному округу РФ проводило аукцион на право пользования недрами участка Дузлак. Принятая попытка возродить добычу углеводородов не дала положительных результатов. По определению С.Э. Мусаева (1960) травертиновые покровы, образовавшиеся в результате осаждения карбоната кальция, являются «свидетелями» интенсивного излияния верхнемеловых вод на дневную поверхность. Можно отметить, что вскрытие скважинами верхнемеловых известняков на площади Дузлак сопровождалось мощными фонтанами горячих и сильноминерализованных вод с дебитом до 10-20 тыс. м3 в сутки с температурой 60-70°С. Автор работы (Курбанов, 2001), посвящённой гидрогеологии газовых и газонефтяных месторождений Восточной антиклинальной зоны Южного Дагестана считает, что хадумский горизонт, фораминиферовая свита, мел и юра представляют собой единый водоносный горизонт.
Результаты и обсуждение
Рис. 2. Карта радиоактивности почв площади Дузлак (фрагмент). АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2017, том 23, № 2 (71)
Результаты проведенной гамма-съёмки на засолённых почвах и травертиновом покрове (Газалиев и др., 2013) показывают распределение радиоактивности на оконтуренной дренажным каналом части площади Дузлак и радиационную обстановку объекта (рис. 2).
Из множества точек наблюдений, где проводилось трёхкратное измерение радиоактивности геологоразведочным сцинтилляционным прибором СРП-88Н с выводом среднего значения, отобрана партия проб для дальнейших лабораторных исследований. Прибор предназначен для измерения естественного гамма-излучения при начальном энергетическом пороге регистрации не более 50 кэВ. Пределы допускаемой относительной погрешности измерения потока гамма-излучения составляет ±10%. Лабораторные измерения проводились на гамма-бета-спектрометрическом комплексе «Прогресс-БГ» с использованием программного обеспечения (табл. 2).
Таблица 2. Результаты гамма-спектрометрического определения естественных радионуклидов (ЕРН) в пробах объекта Дузлак.
№ пробы и ее литологическая характеристика Удельная активность радионуклида, Бк/кг Удельная эффективная активность ЕРН, Бк/кг Мощность дозы, мкЗв/ч Содержание элемента, 10"4 % (г/т)
Д-1: почва фоновая, поверхность серого цвета с остатками растительного покрова К-40: 62.0±136.00 ^-232: 38.72±9.02 ^238 ^-226): 33.12±7.68 137±18 0.27 К-40: 207.85±31.81; ^-232: 0.10±0.02; ^238^-226): 0.03±0.00.
Д-4: травертин серого цвета с розоватым оттенком К-40: 00.0±23.00 ^-232: 00.0±2.33 Ц238 ^-226): 602.80±63.70 603±64 0.96 К-40: 0.00±6.06 та-232:0.00±0.00 ^238^-226): 0.49±0.04.
Д-5: почва засолённая, К-40: 251.0±145.00 ^-232: 00.0±10.30 ^238 ^-226): 3299.0±346.00 К-40: 83.8±3,0
поверхность светлосерого цвета 3320±34 5.33 ^-232: 0.0±0,0 ^238 ^-226): 2.7±0.2
Для регистрации гамма-излучения от счётного образца используется гамма-спектрометрический тракт со сцинтилляционным блоком детектирования (СБД), который включает в себя сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) с делителем высокого напряжения и спектрометрический усилитель импульсов. СБД располагается в специальном свинцовом экране для его защиты от внешнего излучения. Для проведения калибровки по энергии и контроля за сохранностью параметров для каждого из трёх трактов измерений (альфа, бета, гамма) в комплект установки входят контрольные источники. Для экспонирования счётных образцов в зависимости от геометрической конфигурации сцинтилляционного кристалла применяются различные измерительные кюветы. В нашем случае при измерениях использовался сосуд Маринелли. В состав радиологического комплекса «Прогресс-БГ» входит и оборудование на основе активированного угля для мониторинга окружающей среды. Для измерения активности радона, сорбированного в активированном угле, комплект базируется на использовании сцинтилляционного гамма-спектрометра «Прогресс-гамма».
Высокие показатели засолённых почв, выявленные приборами СРП-88Н и Прогресс-БГ, обусловлены излившимися из аварийных скважин высокоминерализованными нефтяными и пластовыми водами, содержащими множество солей, в том числе солей радиоактивных элементов. При радиационном уровне 0.1-0.2 мкЗв/ч, соответствующем нормальному естественному фону местности, выявлены отдельные участки, где прибор фиксирует мощности доз излучения до 3.55 мкЗв/ч, создавая более чем 20-кратное его превышение. Для наглядности отметим, что в случае проживания в данной местности население получит экологически значимую дозовую нагрузку
облучения, равную 31.1 мЗв/г, в то время как в «Нормах радиационной безопасности (НРБ 99/2009)» установлен дозовый предел для населения за счёт техногенного облучения 1 мЗв/г. Заражённая радионуклидами рассматриваемая местность с существующей на ней ветровой эрозией представляет опасность внутреннего облучения населения через потреблённые продукты, выращенные на сельхозугодиях, находящихся вблизи экологически неблагополучной территории.
Травертины относятся к карбонатным породам из класса известняков, которым присуща слабая радиоактивность (табл. 3).
Таблица 3. Химический состав травертинов.
Компоненты Содержание компонентов, %
Газонефтяное месторождение Дузлак (Южный Дагестан) Месторождение Сары-Таш (Кыргызстан, Ошская область) Компания Stone Decor (Казахстан)
СаО 20.4 33.5-45.65 49.27
MgO 0.32 6.77-16.15 0.60
^2 39.9 2.26-5.6 6.01
ТО 0.08 0.05-0.06 0.02
MnO - 0.03-0.06 -
AhOз 0.95 0.66-4.47 0.70
^ 0.04 0.04-0.18 0.43
Na2O 0.11 0.01-0.06
ИИП (потери при прокаливании) - 41.7-3.69 40.38
SOз - 0.34-0.6 -
P2O5 - 0.03 -.08 -
Fe2Oз 1.54 0.36-0.54 2.59
СО2 16.4 - -
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг 603 110 116
В травертинах площади Дузлак по сравнению с другими регионами наблюдается существенная разница не только в содержании породообразующего компонента, такого как СаО, но и SiO2. В силу своих сорбционных свойств кремнезём «связывает» изотопы U238 и К40. Поэтому значение удельной эффективной активности ЕРН в травертинах площади Дузлак намного превышает таковые по другим регионам. При использовании травертинов в строительстве по величине удельной эффективной активности ЕРН устанавливается класс строительного материала по ГОСТ 30108-94. Указанный показатель для месторождений Кыргызстана и Казахстана соответствует строительному материалу I класса, а для территории Дузлак - II класса.
В небольшом отдалении от зоны развития травертинов откартирован участок почвы с надфоновым содержанием радионуклидов, что свидетельствует о недостаточной эффективности дренажного канала по предотвращению миграции и локализации радионуклидов и других загрязняющих компонентов, изливающихся пластовых и нефтяных вод. Наряду с положительной функцией, дренажный канал выполняет и функцию отрицательную, создавая более интенсивную аридизацию местности.
Экологическая сущность метода гамма-спектрометрического определения естественных радионуклидов заключается в установлении радиационной обстановки объекта и создании необходимых условий для предотвращения радиоактивного загрязнения местности при его высоком уровне. Рекомендуемый метод может быть применён для всех природных зон с аридным климатом.
Важной задачей является ликвидация утечек из разгерметизированных скважин высокоминерализованных вод, содержащих соли различных элементов и их изоляцию от дальнейшего участия в процессах засоления почв. Для этих целей предлагается использовать экономически выгодное местное сырьё - песок и торф. Торф обладает высокой сорбционной способностью с микрофлорой, обладающей деструктивной функцией и не требует значительного адаптационного периода при загрязнении почв нефтью и другими компонентами. Пески сыпучие и песчаные грунты обладают нейтрализующей способностью и высокой поглотительной способностью.
Выводы
В целях восстановления и дальнейшего сохранения экологического равновесия на почвах, загрязнённых изливающимися из расконсервированных скважин высокоминерализованными водами газонефтяного месторождения Дузлак, предлагаются:
1. В случае невозможности ремонта изливающихся скважин со сбросом высокоминерализованных нефтяных и пластовых вод ликвидировать их, руководствуясь "Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности", утвержденными Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Ликвидация скважин осуществляется в соответствии с проектной документацией в сроки, согласованные с территориальными органами Госгортехнадзора России .
2. Произвести покрытие экологически проблемного участка почв месторождений компостом, в качестве которого рекомендуется использовать смесь, состоящую из песка с низинным торфом. Такая смесь создаст более плотное покрытие, не подверженное естественному механическому разрушению. Для уплотнения покрытия приемлемым периодом является сезон с более высокой относительной влажностью воздуха (весна или осень).
3. При реализации рекомендуемых мер, предлагается ликвидировать дренажный канал, так как антропогенная аридизация местности в совокупности с ветровой эрозией почв усиливают экологическую напряжённость соседних территорий.
4. Для предотвращения негативной экологической ситуации и принятия необходимых условий на рассматриваемой площади проводить ежегодный разовый мониторинг по определению в почвах концентрации и миграции солей радиоактивных и биофильных элементов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Айтеков М.-П.Б., Газалиев И.М. 2015. Радиоактивность и проблемы изоляции радионуклидов на газонефтяном месторождении Дузлак (Южный Дагестан) // Материалы XIV Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». Москва (Россия) Бишкек (Кыргызстан). С. 234-236. Газалиев И.М., Айтеков М.-П.Б., Бабаев М.Р., Идрисов И.А. 2013. Радиоактивная почвенная аномалия нефтегазоносной площади Дузлак // Труды Института геологии Дагестанского научного центра РАН. Вып. № 62. Махачкала. С. 78- 80. Залибеков З. Г., Биарсланов А.Б. 2015. Развитие антропогенного почвоведения как самостоятельной отрасли
естественных наук // Аридные экосистемы. Том 21. №1 (62). С. 5-16. Курбанов М.К. 2001. Геотермальные и гидроминеральные ресурсы Восточного Кавказа и Предкавказья. Москва: Наука. 260 с.
Мирзоев Д.А., Шарафутдинов Ф.Г. 1986. Геология месторождений нефти и газа Дагестана. Махачкала:
Дагестанское книжное издательство. 306 с. Мусаев С.Э. 1960. Перспективы нефтегазоносности мезозойских отложений Дагестана // Труды Института
геологии Дагестанского ФАН СССР. Том II. Махачкала. С. 25-38. Мусаев С.Э. 1968. Ещё раз о Главном дербентском разрыве // Труды Института геологии Министерства
геологии СССР. Вып. № 7. Махачкала: Дагестанское учебно-педагогическое издательство. С. 339-346. Сабанаев К.А., Черкашин В.И. 2008. Геологическое строение и нефтегазоносность осадочного комплекса Российского сектора Каспийского моря. Махачкала: ООО «Динэм». 208 с.
