CC BY
118
УДК 556
РЕСУРСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕГО РЕГИОНА И ПРОБЛЕМЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В. А. Бешенцев
Рассматриваются ресурсы подземных вод и проблема их использования в Ямало-Ненецком нефтегазодобывающем регионе. Представлены результаты анализа ресурсов и запасов подземных вод региона. Ключевые слова: ресурсы; запасы; многолетнемерзлые породы; качество; водопотребление; регион; захоронение.
В исследуемом регионе по состоянию на 01.01.2013 г. разведаны и утверждены в установленном порядке запасы по 139 месторождениям подземных вод и автономным лицензионным водозаборным участкам.
Общая величина утвержденных запасов составляет 891, 182 тыс. м3/сут, из них 739,184 - пресные (питьевые), 151,61 - соленые (технические) и 0,388 - лечебные (см. таблицу).
Эксплуатационные запасы подземных вод ЯНАО
Назначение вод Эксплуатационные запасы, тыс. м3/сут Водоотбор в 2012 г., тыс. м3/суг
Всего А В Сі с2
Пресные для питьевых
и технических целей 739Д 84 239,604 214,984 207,071 86,525 190,436
Соленые (апт-сеноманские) 151,610 22,300 55,825 62,195 11,290 53,873
Лечебные 0,388 - 0,388 - - 0,001
Итого по ЯНАО 891,182 252,904 271,197 269,266 97,185 244,310
Ежегодно из подземных источников на исследуемой территории добывается и используется около 100 млн м3 воды. Динамика добычи подземных вод приведена на рис. 1.
Их доля в общем объеме водопотребле-ния по Ямало-Ненецкому нефтегазовому региону составляет около 81 % (рис. 2).
Пресные подземные воды. Пресные подземные воды, являющиеся основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона, приурочены к отложениям эоцен-олигоцен-четвертичного гидрогеологического комплекса [1].
140
120
д о 100
к 80
, 60
о (= 1С С 40
20
0
- 91,9
98,5
107 56 111,9 112 108,8
117,35
і____і________і_____________і_____________і_____________і_____________і_____________і______________і____________і______________і_____________і
108,84
103,22
87
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2011 2012
Годы
Рис. 1. Динамика добычи подземных вод по годам
По результатам обеспеченности населе- Их прогнозная величина оценивается по-
ния запасами и ресурсами подземных вод тер- чти в 36 млн м3/сут. Основная их часть сос-
ритория региона относится к наиболее благо- редоточена в гидрогеологических структурах
приятным регионам Российской Федерации. Западно-Сибирского мегабассейна (88,5 %).
Оставшаяся доля (11,5 %) приходится на Особенностью формирования пресных структуру Большеуральского горноскладча- подземных вод Ямало-Ненецкого нефтегазо-того бассейна [1]. вого региона является наличие региональной
Подземные воды, 81 % \
Поверхностные воды, 19 %
Эксплуатационные запасы, 70 %
\
Добыча, 30 %
Рис. 2. Водопотребление по ЯНАО
Рис. 3. Разведка и добыча подземных вод на территории ЯНАО
области питания, приуроченной к Сибирским Увалам, для которой характерна весьма низкая природная защищенность гидрогеологического разреза от технических факторов (города Ноябрьск, Муравленко и др.). Причиной тому следует считать исключительно высокий процент песчаных отложений непосредственно с поверхности. Это обстоятельство необходимо учитывать при строительстве водозаборов, не допуская ни в коем случае их близкого расположения к промышленным объектам по направлению движения потока подземных вод.
Из указанного общего количества прогнозных эксплуатационных ресурсов разведано и оценено по состоянию на 01.01.2013 г. всего 739,184 тыс. м3/сут. По данным статистического отчета 2-ТП «Водхоз», было добыто и использовано всего лишь 190,436 тыс. м3/сут, что составило около 30 % утвержденных запасов пресных подземных вод (рис. 3).
При довольно благополучном соотношении ресурсов пресной воды и осуществляемом водопотреблении в регионе вопрос питьевого водоснабжения остается острым, что связано, прежде всего, с качеством воды.
Характерной особенностью пресных подземных вод исследуемой территории является их низкая минерализация, редко превышающая 100 мг/дм3 (ультрапресные воды). Низкие концентрации отмечаются для таких основных солеобразующих компонентов как кальций (от 3 до 50 мг/дм3) и магний (от 2 до 40 мг/дм3). На фоне пониженных значений этих ионов резко выделяются высокие концентрации ионов железа (от 1,4 до 6,5 мг/дм3) и марганца (от 0,01 до 2,2 мг/дм3), а также кремнекислоты (от 2,4 до 35 мг/дм3). В пределах санитарных норм находится содержание фтора и йода [1].
Специфика ионно-солевого состава подземных вод создает определенную степень риска для населения и требует перед подачей воды потребителю проведения специальных мероприятий по водоподготовке, а недостаток солевой нагрузки и концентраций биологически необходимых компонентов может быть скомпенсирован внесением в рацион питания населения сбалансированных минеральных вод.
Благодаря относительной защищенности (за счет мерзлоты) подземные воды, в отличие от поверхностных, загрязняются более медленно, но процесс идет и носит необратимый характер. Проведенные автором в течение ряда лет научно-исследовательские работы по опробованию пресных подземных вод Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона показали следующее:
1. Наблюдается загрязнение пресных подземных вод на Уренгойском, Салехардском, Таркосалинском, Муравлен-ковском, Надымском городских водозаборах [2]. Например, в подземных водах Салехардского городского водозабора начиная с 1986 г. присутствует КИ4, концентрация которого с 1993 по 2003 г. устойчиво держится на отметках 2,0...2,5 мг/дм3. Показатель мутности на водозаборе достигает 5,8...7,5 мг/дм3, а в единичных случаях 11 мг/дм3. На ликвидированном втором участке водозабора содержание К03- изменялось от 1 до 6-7 мг/ дм3. Во времени эти изменения происходили следующим образом: в период многоводной фазы (1982-1984) величина N0^ достигала 6-7 мг/дм3, затем в 1985-1986 гг. уменьшилась до 0,5-1,0 мг/дм3 и далее возрастала вплоть до 1995 г., достигнув в среднем 4,5.5,0 мг/дм3, а в отдельных случаях - 16 мг/дм3 [2].
Повышение и снижение содержания в подземных водах ионов азотистой группы зависит не только от водности года, но и подчиняется сезонности, увеличиваясь в осеннезимние и весенние периоды и уменьшаясь в летнее время.
Среднее содержание РО43+ в скважинах городского водозабора достигает 3,3 мг/дм3, изменяясь от 1,3 до 3,52 мг/ дм3, что указывает на наличие процесса коммунально-бытового загрязнения.
2. На городском водозаборе Тарко-Сале имеет место превышение фонового содержания фосфатов, хлоридов и азотной группы. При этом наблюдается рост содержания N03“.
3. На Надымском водозаборе за десятилетний период наблюдений отмечается устойчивый рост минерализации, которая возросла с 60 до 250 мг/дм3, т. е. в четыре раза. Также отмечается рост содержания железа с 2 до 6 мг/дм3. Параллельно росту естественных компонентов на водозаборе наблюдается устойчивый рост содержания азотной группы и полифосфатов, что позволяет говорить о коммунально-бытовом загрязнении подземных вод.
4. Необходимо отметить наличие в подземных водах региона, в первую очередь в Пуровском районе, техногенных компонентов-загрязнителей нефтепродуктов и фенолов.
5. В результате многолетней эксплуатации подземных вод практически на всех городских водозаборах региона отмечается рост железа и уменьшение рН, их можно отнести к специфическимкомпонентамтехногенезавре-зультате водоотбора пресных подземных вод.
По мнению С. А. Козлова [3], механизм увеличения концентрации железа и марганца в подземных водах на участках их эксплуатации связан с увеличением в воде концентрации двуокиси углерода. На участках действующих водозаборов при осушении водовмещающих пород в кровле водоносного горизонта и соответственном увеличении зоны аэрации процессы окисления органических веществ в нижней части зоны аэрации (верхняя часть водовмещающих отложений) будут происходить более интенсивно. Окисление органических веществ интенсифицирует образование СО2, который, быстро растворяясь в подземных водах, снижает их рН и сдвигает в них карбонатное равновесие в сторону НСО3- и простых ионов Fe2+ и Мп2+. Высокая водопро-
водимость водовмещающих пород ограничивает описанные процессы в околоскважинной зоне радиусом 10-15 м.
Таким образом, их можно отнести к специфическим компонентам техногенеза в результате водоотбора пресных подземных вод.
Имеющиеся факты загрязнения подземных вод вызывают серьезную тревогу за сохранение их качества в ближайшем будущем, учитывая крайне медленное естественное самоочищение и возобновляемость. Все это требует разработки специальных мер по защите подземных вод от загрязнения на основе детального изучения влияющих на процесс факторов.
Минеральные воды. В недрах любого нефтегазоносного бассейна содержатся следующие основные виды полезных минеральных подземных вод, которые могут быть широко использованы в народном хозяйстве: термальные воды; минеральные воды промышленного значения; минеральные воды лечебного значения; воды, насыщенные углеводородными газами [4].
На территории региона имеется несколько объектов эксплуатации минеральных вод, которые используются в лечебных целях (столовые питьевые воды, минеральные лечебные бассейны и ванны).
Общие эксплуатационные ресурсы минеральных подземных вод по территории Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона не оценивались. По региональным данным, они весьма велики и достаточны для широкого применения почти в любом освоенном в хозяйственном отношении районе в регионе не только в лечебных целях, но и при наполнении плавательных бассейнов по примеру ХМАО и юга Тюменской области [2].
Лечебные минеральные подземные воды хлоридного натриевого состава с минерализацией 15-22 г/дм3 используются в санаториях городов Ноябрьск, Надым, Новый Уренгой.
Санаторий «Серебряный родник» расположен в 1,5 км от г. Ноябрьска, на берегу
оз. Ханто. Подземная вода хлоридная натриевая йодо-бромная, бромная с минерализацией 18.20 г/дм3. В воде содержатся биологически активные компоненты, мг/дм3: бром (64,79.68,73), йод (2,54.5,92), метакрем-ниевая кислота (2,93-9,92). Она используется для лечения заболеваний опорно-двигатель-
ного аппарата, периферической нервной системы, сердечно-сосудистых и кожных заболеваний. В 2001 г. в ГКЗ утверждены запасы сеноманских подземных вод для бальнеологического применения в объеме 0,216 тыс. м3/ сут по категории В.
Санаторий г. Надыма находится в 21 км к юго-востоку от города. Вода хлоридная натриевая с минерализацией 19,3 г/дм3. В ней содержатся биологически активные компоненты, мг/дм3: бром - 47,2, йод - 28, бор -131,0. Вода используется для лечения болезней сердечно-сосудистой, нервной и костномышечной систем. В 2002 г. в ГКЗ утверждены запасы сеноманских подземных вод для бальнеологического применения в объеме 0,09 тыс. м3/сут по категории В.
Участок дневного стационара медсанчасти «Уренгойгазпром» (г. Новый Уренгой) расположен в 6 км к западу от города. Минерализация воды около 20 г/дм3. По составу она хлоридная натриевая. В воде присутствуют биологически активные компоненты (мг/дм3): бром - 40.60, йод - 18.40, бор - 60.80. Она используется в виде ванн для лечения заболеваний сердечно-сосудистой, нервной и эндокринной систем и опорно-двигательного аппарата. В 2003 г. в ГКЗ утверждены запасы сеноманских подземных вод для бальнеологического применения в объеме 0,082 тыс. м3/сут.
Город Салехард. Интерес для бальнео-терапевтического применения представляет уникальная лечебная вода, вскрытая в юрских отложениях на глубине 400 м скважины 36, пробуренной в 1989 г. (в настоящее время перебуренной) в центре города. Вода гидро-карбонатно-хлоридная натриевая с минерализацией 1,0 г/дм3 и очень высоким содержанием органического вещества. По заключению Свердловского НИИ курортологии и медицинской реабилитации, вода может использоваться для лечения заболеваний нервной системы, костно-мышечной системы, органов пищеварения, женских половых органов и кожи. Эксплуатационные запасы минеральной лечебной воды не утверждены.
Лечебные минеральные воды. Вода с минерализацией 2-3 г/дм3 вскрыта в 19871988 гг. в четвертичных аллювиальных и аллювиально-морских отложениях на территории райцентра пос. Аксарка. По составу вода
близка к Тюменской минеральной лечебностоловой воде и, согласно предварительному заключению Свердловского НИИ курортологии, может использоваться в качестве лечебно-столовой. Более углубленные исследования воды для целей организации промышленного розлива не проводились.
Изложенное показывает, что Ямало-Ненецкий нефтегазодобывающий регион обладает минеральными водами, имеющими высокую бальнеологическую ценность, которые могут быть получены почти в любом его населенном пункте. Современное использование выявленных минеральных вод значительно отстает от их потенциальных возможностей и потребности населения в лечебных столовых водах. Особую актуальность использование минеральных лечебных вод приобретает в интенсивно осваиваемых северных районах Западной Сибири, к которым относится данный регион.
Минерализованные подземные воды. Добыча минерализованных (соленых) вод на исследуемой территории осуществляется для целей технического водоснабжения систем поддержания пластового давления (ППД) при разработке и эксплуатации месторождений углеводородов. При этом основным объектом добычи являются подземные воды апт-альб-сеноманского гидрогеологического комплекса. Их из него ежегодно добывается и используется около 80 тыс. м3/сут. На рис. 4 отражена динамика добычи минерализованных подземных вод для технического водоснабжения системы ппд.
По состоянию на 01.01.2013 г. в регионе для целей технического водоснабжения систем ППД оценены и утверждены в установленном порядке запасы на 30 участках в количестве 151,61 тыс. м3/сут. Региональная оценка эксплуатационных запасов подземных вод апт-альб-сеноманского комплекса не проводилась.
Минерализация этих подземных вод изменяется от 0,5.1,0 г/дм3 (долина р. Обь) до 15.25 г/дм3 (центральная часть региона в районе городов Надым, Новый Уренгой и Ноябрьск). В составе минерализованной воды преобладают хлор и натрий. Содержание йода достигает 30 мг/дм3, бора 20 мг/дм3, фтора 1,6 мг/дм3, железа 25 мг/дм3. В воде отмечено низкое содержание гидрокарбонатов и
практически полностью отсутствуют сульфа- комплекса современный объем добычи «сеты [2]. номанских» вод невелик. Также он несопо-
В сопоставлении с ресурсными возмож- ставимо меньше и количества извлекаемых ностями каптируемого гидрогеологического углеводородов. Поэтому добыча этих вод ка-
60
40
О 20
76
77,8
67
56,9
45,2
24,2
2001
2002
2003 2004
Годы
2005
2006
Рис. 4. Добыча минерализованных подземных вод для технического водоснабжения систем ППД
кого-либо существенного влияния на сложившуюся гидродинамическую обстановку на промыслах не окажет.
Помимо указанных подземных вод, для поддержания систем ППД используются: попутная (подтоварная) вода, пресная подземная вода, ре-
сурсы поверхностных вод и хозяйственно-бытовые стоки (рис. 5).
На рис. 6 показана динамика закачки вод в систему ППД. По данным статистического отчета 2-ТП «Водхоз», в систему ППД было закачано в 2011 г. 158,868 млн м3, а в 2012 г. - 168,238 млн
0,2 %
□ Сеноманская вода
□ Эоцен-четвертичная вода
□ Речная вода
□ Сточная вода
□ Подтоварная вода
Рис. 5. Типы вод, используемых в системах ППД
м3 воды, т. е. происходит увеличение использова- Помимо применения минерализованных
ния воды для поддержания пластового давления. вод апт-альб-сеноманских отложений для це-
168,2
180
160 ч 140 | 120 § 100
2
* 80
и
£ 60 40 20 0
158,8
131
128,121
112,25
87,6
104,508
86,3
2001
2002
2003
2006
2004 2005
Годы
Рис. 6. Динамика закачки воды для ППД
2011
2012
лей ППД, сам водоносный коллектор широко К настоящему времени на разрабатывае-
используется для захоронения сточных вод. мых месторождениях углеводородов и вблизи
0
отдельных населенных пунктов обустроены На рис. 7 приведена динамика захороне-57 полигонов захоронения. ния сточных вод в недра.
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
8 1,5
Ю
° 1,0
0,5
0
1,7
3,78
2,84 2,8
3,031
3,12
2,25
3,37
3,47 3,5
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2011 2012
Годы
Рис. 7. Динамика захоронения сточных вод в недра
Наличие богатейших запасов подземных вопроса не только о путях их рационального
вод на территории Ямало-Ненецкого нефтега- использования, но и об их охране от истоще-
зодобывающего региона требует постановки ния и загрязнения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бешенцев В. А. Пресные подземные воды Ямало-Ненецкого автономного округа. Екатеринбург: Ин-т геологи и геохимии УрО РАН, 2006. 149 с.
2. Бешенцев В. А. Ресурсы и качество природных вод Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона и их использование // Вестник Тюменского государственного университета. 2012. № 4. С. 17-28.
3. Козлов С. А., Архипов Б. С. Изменение химического состава пресных подземных вод Средне-Амурского артезианского бассейна в техногенно нарушенных условиях // Материалы XV Всерос. совещ. по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Тюмень, 1997. С. 38-39.
4. Матусевич В. М., Шубенин Н. Г., Цацульников В. Т. Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири. Тюмень: ТНГУ, 1990. 102 с.
Поступила в редакцию 30 мая 2013 г.
Бешенцев Владимир Анатольевич - профессор кафедры прикладной геологии. 625000, Тюмень, ул. Володарского, 38, Тюменский государственный нефтегазовый университет. E-mail: [email protected]
