CC BY
87
УДК 551.2.3:550.3.8:504.056
С.А. Ашурков, А.В. Лухнев, А.И. Мирошниченко, В.А.Саньков Институт земной коры СО РАН, Иркутск А.Н. Афраков
ООО “Иркутская нефтяная компания”, Иркутск
ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ НА НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СЕВЕРА ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ДВИЖЕНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Вопросы безопасной эксплуатации территорий, в пределах которых производится добыча полезных ископаемых, в последнее время приобретают все большую значимость в экологическом и в экономическом отношениях. Тектонические движения и деформации земной коры, особенно ее приповерхностных областей, являются одними из важных факторов, определяющих изменения окружающей среды и требующих обязательного учета в инженерно-геологи-ческих изысканиях и эксплуатации месторождений (Кузьмин, 1999; Лаверов и др., 2005). Во всяком случае, они должны быть непременным элементом обоснования безопасности местоположения множества ответственных и экологически опасных инженерных объектов (атомных электростанций, высоконапорных плотин, нефтепроводов, нефтехранилищ и др.) (Сборник нормативных документов..., 2005).
Данная проблема, естественным образом, подразумевает исследования геодинамических процессов природного и техногенного характера, проявленных в верхних частях земной коры, их соотношения в пространственно-временном аспекте. Иными словами, главная цель геодинамических исследований на подрабатываемых территориях сводится к определению генезиса наблюдаемых геодинамических процессов и степени влияния на естественный геодинамический фон хозяйственно-экономической деятельности человека.
Характеристиками, которые дают представление о состояние среды и динамике протекающих процессов являются параметры напряженно-деформиро-ванного состояния земной коры. До недавнего времени, получение необходимых данных было возможно только с помощью традиционных наземных геодезических методов, а именно, повторного нивелирования и повторной триангуляции, которые обладают значительные ограничения: главными из которых являются (Макаров и др. 1996):
1. Охват незначительных по площади территорий (полигоны) при отсутствие одновременных измерений достаточно обширных областей.
2. Проведение измерений при прямой видимости между пунктами, что приводит к сокращению длины базовых линий и времени наблюдений.
3. Большие временные и материальные затраты при обследовании значительных по размерам территорий.
Средства космических геодезических измерений, появившиеся в последние десятилетия, значительно повысили эффективность мониторинга коровых деформаций, снизив при этом трудоемкость измерений, их продолжительность и экономические затраты.
Для мониторинга параметров современных движений на территориях Ярактинского и Марковского нефтегазаконденсатных месторождений в 2003 году были обустроены одноименные геодинамические полигоны. Конфигурация полигонов, расположение геодинамических реперов, определялись с учетом геологического строения территории, ее географических особенностей.
Марковский геодинамический полигон
Марковское нефтегазаконденсатное (НГК) месторождение находится в пределах Усть-Кутского района в Иркутской области в 150 километрах вниз по течению р. Лена от города Усть-Кут, в районе п. Верхнемарково. Территория месторождения входит в состав Приленской плоской возвышенности, которая в свою очередь является частью обширного СреднеСибирского плоскогорья, представляющего собой слабовсхолмленную равнину, глубоко расчлененную современной гидросетью.
При создании Марковского геодинамического полигона (рис. 1.) была реализована площадная схема расположения сети реперов, позволяющая при систематических наблюдениях с достаточной степенью точности определить значения вертикальных и горизонтальных деформаций земной поверхности, а также их скорости. Это, в свою очередь, дает возможность, в случае выявления значительных отклонений от фоновой геодинамической обстановки, оперативно реагировать на происходящие изменения. В таких случаях, предполагается сгустить существующую сеть пунктов, и повысить частоту повторных наблюдений для получения более точной картины происходящих процессов
106’51' 106‘ 54' 106" 57' 107" 00' 107‘03' 107*06'
Рис. 1. Схема расположения реперов Марковского геодинамического
полигона
На данный момент, сеть состоит из 3 рядовых пунктов, расположенных внутри контура разрабатываемой залежи и 2 реперов, расположенных вне ее контура. Опорный репер MARK установлен в коренных породах.
Ярактинский геодинамический полигон
Ярактинское газоконденсатное месторождение с нефтяной оторочкой находиться в 80 км севернее Марковского НГК месторождения, а в административном отношении расположено в северной части Усть-Кутского и южной части Катангского районов Иркутской области. Район Ярактинского месторождения также как и Марковского входит в состав Приленской плоской возвышенности.
При организации Ярактинского геодинамического полигона (рис. 2) частично реализована профильная конфигурация сети геодезических пунктов, на момент заложения (2003 г.), состоящая из 3 рядовых реперов, расположенных в контурах разрабатываемых залежей и 1 опорного репера, расположенного вне залежи. В условиях сплошной заселенности и при затрудненном транспортном сообщении подобная схема расположения реперов, обеспечила равномерное покрытие пунктами наблюдения подрабатываемой территории.
58' 06'
58 00'
57’ 54'
57' 48'
^YASl
Д YA09 YA21 А Дулоя YA53 ▲ YA70 А
N km _ TUNG * tunP\
0 10 20
58” 06'
L 58* 00'
57* 54'
57* 48'
106*24' 106*30' 106*36' 106*42' 106*48' 106*54' 107*00' 107*06'
Рис. 2. Схема расположения реперов Ярактинского геодинамического полигона - пункты, утерянные для наблюдения (белые треугольники)
Опорные геодинамические пункты TUN1,TUNG и рядовые репера YA09, YA51, YA53, YA70 оборудовались в дисперсных грунтах, репера YR08, YR21 в коренных породах.
Методика расчетов и наблюдений
Для получения параметров деформации земной поверхности на исследуемых территориях были произведены 3 сессии наблюдений методом спутниковой геодезии в 2003-2005г.г. Измерения проводились дифференциальным методом, т.е. одновременное проведение измерений как минимум с помощью двух GPS приемников. Особенность этого метода наблюдений заключается в том, что в результате обработки данных GPS измерений, базовая линия между двумя наблюдаемыми пунктами и превышение между ними вычисляется с более высокой точностью, чем измерения абсолютных значения координат искомых точек. Следовательно, для двух разных во времени сессий мы можем оперировать приращениями длин базовых линий (укорочение или удлинение) и разностью превышений (поднятие или опускание) между двумя точками. Это несколько затрудняет и ограничивает возможности расчета площадных деформаций поверхности, по сравнению с методами, входными параметрами которых являются абсолютные значения координат.
В измерениях 2003 и 2004 гг. использовались два комплекта приемников Ashtech Z-XII, а в 2005 году к ним добавилось еще два комплекта Ashtech Z-Xtreme , что позволило значительно сократить время полевых
работ. В табл. 1 приведены пункты сети, на которых были произведены измерения в различные годы.
После первого измерения в 2003 г. - пункт TUNG, а после второго в 2004 г. - пункт YA08 (помечены звездочкой) были утеряны для наблюдений. Во время проведения полевых работ 2005 года на Ярактинском полигоне были установлены новые пункты - это опорный репер TUN1 и рядовой реперYA08.
Конвертирование «сырых» файлов наблюдений в независимый от типа GPS приемников формат обмена данных (RINEX) и последующая их обработка осуществлялась пакетом программ производителя, используемого оборудования - «Ashtech Solutions v. 2.70».
Результаты измерений
Накопленный к настоящему времени фактический материал для геодезических сетей на исследуемых месторождениях, в большинстве своем, пока позволяет говорить о направлениях горизонтальных и вертикальных движений лишь на уровне тенденции. Это, прежде всего, связано с низкими скоростями движений пунктов, которые зачастую покрываются значениями ошибок. Максимальные скорости горизонтальных движений составили 6,5 ± 1,0 мм/год, а вертикальные - 14,5± 9,0 мм/год. При этом ошибки измерений длин базовых линий колебались от 1 до 21 мм, а для измерений превышений ошибки составляли от 2 до 25 мм.
Сопоставление результатов расчетов скоростей вертикальных движений, полученных нами по GPS данным с данными нивелирования (Карта современных вертикальных движений..., 1978) показало, что для территории Марковского месторождения направление вертикальных движений имеет обратных по отношению к фоновым знак. Это является обычным явлением для территорий, на которых ведется откачка углеводородного сырья.
В пределах Ярактинского месторождения значения скорости вертикальных движений, полученные разными методами, близки по значению и знаку.
Проведение новых серий измерений позволит увеличить их точность, а также получить данные о динамике деформаций земной поверхности в связи с откачкой углеводородного сырья.
Таблица 1. Пункты GPS наблюдений на Марковском и Ярактинском НГК
месторождениях и режим наблюдений по годам
Года измерений
4-значный код пункта. Полное имя пункта 2003 2004 2005
Марковское
MAR2 Markovo 2 X X X
MAR3 Markovo 3 X X X
MARK Base Mark X X X
MR03 Ustie 200 X X X
MR1B Markovo 1 X X X
Ярактинское
YA09* Yarakta 09* X X
YA21 Yarakta 21 X X X
YA53 Yarakta 53 X X X
TUNG* Tunguska* X
YA51 Yarakta 51 X X
YA70 Yarakta 70 X X
TUN1 Tunguska new X
YA08 Yarakta 08 X
© С.А. Ашурков, А.В. Лухнев, А.И. Мирошниченко, В.А.Саньков, А.Н. Афраков, 2006
