CC BY
173
РЕЗУЛЬТАТЫ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ГУБКИНСКОМ НЕФТЕГАЗОВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
Михаил Леонидович Юрьев
Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 625048, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, ведущий инженер, тел. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
Юрий Владимирович Васильев
Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 625048, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, к.г.-м.н., заведующий сектором, тел. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
Андрей Юрьевич Белоносов
Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 625048, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, кандидат технических наук, заведующий сектором, тел. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
Александр Васильевич Радченко
Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, 625048, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, к. г.-м. н., с.н.с., тел. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
В статье приводится описание этапов создания геополигона - проектирование, закладка пунктов, деформационный мониторинг. Рассматриваются результаты циклов высокоточных геодезических измерений, полученные различными организациями. Выполнен анализ взаимосвязи деформационных процессов с разработкой месторождения.
Ключевые слова: геодинамика, геодинамический мониторинг.
RESULTS OF GEODINAMICAL MONITORING GUBKINSKY GAS&OIL FIELDS
Michael L. Yur’ev
leading engineer, West-Siberian Affiliate of Institute of petroleum geology and geophysics SB RAS, 625048, Tyumen, Taimirskaya str. 74, tel. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
Yuriy V. Vasil’ev
PhD, head of department, West-Siberian Affiliate of Institute of petroleum geology and geophysics SB RAS, 625048, Tyumen, Taimirskaya str. 74, tel. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
Andrei Yu. Belonosov
PhD, head of department, West-Siberian Affiliate of Institute of petroleum geology and geophysics SB RAS, 625048, Tyumen, Taimirskaya str. 74, tel. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
Aleksandr V. Radchenko
PhD, senior researcher, West-Siberian Affiliate of Institute of petroleum geology and geophysics SB RAS, 625048, Tyumen, Taimirskaya str. 74, tel. (3452)688-791, e-mail: sussel@mail.ru
The stages of creating of geodynamical polygon, design, allocation of observation points, methods of observation are described. The results of series of measurements conducted by various organizations are reviewed. The analysis of the results of research is made.
Key words: geodynamics, geodynamical monitoring.
Губкинское нефтегазоконденсатное месторождение расположено в Пуровском районе Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области, в 10 км севернее г. Губкинский. На месторождении три недропользователя: ЗАО «Пургаз» ведет разработку газа (пласт ПК1), добычу нефти осуществляет ООО НК «РН-Пурнефтегаз» и ООО «Пурнефть».
Месторождение вытянуто с севера на юг - 70 км, с запада на восток -20 км. На территории южного участка построены УКПГ и ДКС, введено в эксплуатацию 29 кустов (80 скважин) на добычу газа, ведутся буровые работы на добычу нефти. Построена дорога с твердым покрытием и сеть промысловых нефтепроводов. В границах горного отвода месторождения расположены НПС «Пурпейская», ж/д станция и поселок Пурпе.
Целью создания геодинамического полигона (ГДП) является определение влияния разработки месторождения на вертикальные и горизонтальные перемещения земной поверхности, прогноз возможных последствий, обеспечение геодинамической безопасности и охрана недр.
Геодинамический полигон был создан в 2000 году Сибирской государственной геодезической академией (СГГА, г. Новосибирск). Выполнена закладка 46 пунктов наблюдений (конструкция тип 150 для средней области и северной зон области многолетней мерзлоты), который представляет собой металлическую трубу 0 60 мм, в верхней части которой приварена геодезическая марка, а в нижней части буровой спиральный наконечник (шнек) 0 100 мм и длиной 0.8 м. Глубина закладки составляла 4.0 м.
Пункты ГДП являются плановой и высотной основой для наблюдений. Плановая сеть полигона представляет собой пространственное геодезическое построение в виде сплошной сети, пункты которой равномерно покрывают территорию месторождения, и охватываю зону деформаций земной поверхности. На юге участка пункты полигона вынесены за контур действующего месторождения на расстояние 5 км.
Высотная сеть полигона представлена линиями высокоточного нивелирования, проложенными по пунктам наблюдательной сети. Данные линии образуют два основных профиля. Один проходит по простиранию структуры в меридиональном направлении, другой с юго-запада на северо-восток по разрабатываемой площади. От некоторых пунктов проложены «висячие» ходы для получения площадной информации деформации земной поверхности. Все нивелирные линии проходят по существующим в районе месторождения автомобильным дорогам. На юго-западе и северо-востоке
участка линии опираются на реперы, заложенные вне зоны действия техногенных процессов.
Гравиметрическая сеть полигона создана по двухступенчатой системе и делится на каркасную и рядовую. Гравиметрические работы проводились только в 2000 году.
В 2000 году был выполнен комплекс геодезических измерений (нивелирование I класса (57 пунктов), спутниковые наблюдения (50 пунктов), высокоточная гравиметрия), тем самым было создано планово-высотное обоснование полигона.
В результате проведения данных работ был сделан вывод, что координаты и высоты пунктов ГГС имеют более низкую точность, чем спутниковые измерения. Использование координат при уравнивании ведёт к деформации спутниковой сети и снижению её точности. Координаты пунктов спутниковой сети в СК-42 могут быть использованы для инженерных топографогеодезических и маркшейдерских работ, выполняемых на территории полигона, но не для целей и задач геодинамических наблюдений.
Следующий цикл наблюдений был проведен в 2006 году предприятием ФГУП «ЗапсибАГП». Схема нивелирной сети отличалась от сети 2001 года. Это было вызвано утратой некоторых пунктов наблюдений. В сеть наблюдений было включено 20 пунктов. Спутниковые измерения были проведены по программе расстановок, отличной от программы 2000 года. Несмотря на выводы по результатам 2000 года, работы проводились в СК-42. В результате анализа высотных отметок по данным высокоточного нивелирования получена средняя величина суммарной осадки - 40 мм.
В 2009 году возобновлены работы предприятием ООО «Центр инженерных геотехнологий». Разработаны дополнения к техническому проекту на производство работ по созданию Губкинского техногенного геодинамического полигона, который предусматривал закладку дополнительных 15 пунктов в районе поселка и железнодорожной станции Пурпе.
Месторождение находится в зоне распространения процессов сезонного пучения. В связи с этим конструкция глубинных реперов была спроектирована с учётом влияния многих факторов, одним из которых является изменение абсолютной отметки вследствие сезонного пучения. Для этого при монтаже использовалась обсадная труба (глубина 3м), для защиты реперной трубы от сезонных вертикальных колебаний. Также была увеличена глубина закладки якоря реперной трубы до 8 метров.
В 2009 году, после проведения закладки пунктов, были проведены геодезические работы, целью которых являлось определение высотных отметок заложенных реперов усовершенствованной конструкции для последующего анализа их устойчивости, а также сравнение по точности измеренных величин превышений между пунктами разными методами - высокоточного нивелирования и спутниковых измерений.
В результате данных работ был сделан вывод, что абсолютные отметки без использования модели геоида, при обработке спутниковых наблюдений, сильно отличаются от результатов нивелирования. Использование модели БОМ-1996
(Earth Gravity Model-1996) также не дало положительного результата в данных широтах. При обработке с EGM-2008 , были получены абсолютные отметки, отличающиеся от отметок нивелировании на ±4-7 мм.
Работы в 2010 году исполнителем ООО «Сибгеокарта» включали высокоточное нивелирование - 24 пункта и спутниковые наблюдения - 26 пунктов. Для получения координат пунктов плановой сети полигона в системе координат 1995 г. сеть, созданная в 2000 г., была привязана спутниковыми измерениями к двум пунктам триангуляции и к одному нивелирному знаку.
В 2011 году работы на геодинамическом полигоне выполняло предприятие ООО «Сибирская геодезическая компания». Данный годовой цикл наблюдений состоял из высокоточного нивелирования и спутниковых наблюдений по 34 пунктам ГДП. Для получения координат пунктов плановой сети полигона использованы координаты пяти пунктов триангуляции в СК-42.
Таким образом, по результатам выполнения пяти циклов наблюдений разными исполнителями и отсутствие чёткой программы производства работ, не дало возможности проанализировать и спрогнозировать результаты. Для корректировки результатов проведённых циклов наблюдений необходимо наличие «сырых» данных спутниковых измерений. Из-за постоянных изменений сети нивелирования, сопоставление абсолютных отметок удалось выполнить только по 21 пункту. Величины суммарных осадок за период 20002011 годы составили от -60 до -216 мм, при среднем значении -100 мм.
Поскольку высокоточные геодезические измерения на геодинамических полигонах требуют строгого подхода к методике выполнения работ, то наличие 5 исполнителей работ за период с 2000 по 2011 годы сильно повлияли на качество работ в целом и возможность сопоставления результатов наблюдений.
С 2003 года по настоящее время ЗСФ ИНГГ СО РАН выполняются работы по анализу разработки газовой залежи недропользователя ЗАО «Пургаз» на деформационные процессы. Системный подход к выявлению условий формирования оседания земной поверхности осуществлялся включением в анализ разработки данных производственного экологического мониторинга, мониторинга пресных подземных вод, мониторинга закачки хозяйственнобытовых сточных вод, промыслово-геологического мониторинга.
Поскольку современные геодинамические процессы, при техногенной нагрузке от разработки месторождений - это сложный комплекс взаимосвязанных деформационных, сейсмических и флюидодинамических процессов возникающих, как правило, в зонах локальных структурных неоднородностях геологической среды (разломы, природная и техногенная трещиноватость, плотностные неоднородности), выполнены работы по геодинамическому районированию и созданию пластово-блочной модели месторождения. Это позволило на основе линеаментного анализа и геологотектонических построений выявить динамически-напряженные зоны (ДНЗ), которые являются активной границей геоблоков. С позиций палеогеологических условий, геодинамики, неотектоники и фундаментальной тектоники рассмотрена и проанализирована динамика формирования блочных структур и приуроченность к ним мест скопления углеводородов. Это в свою очередь
позволило использовать данные показателей падения пластовых давлений при техногенной нагрузке от разработки месторождения, а блочное строение как возможный природный фактор разломообразования и деформирования массива недр.
С 2007 года проводилась интерферометрическая обработка радиолокационных космических снимков. Данный метод, позволил получить площадные оценки вертикальных деформаций земной поверхности и при не высокой точности измерений, явился как дополнительный метод. Для расчета смещений земной поверхности использованы данные с космического аппарата ALOS\PALSAR. Снимки получены при съемке в режиме двойной комбинации поляризаций (Fine Beam Dual) с разрешением 10м. Максимальное оседание земной поверхности, полученное данным методом за период 2008 - 2011 гг., составило - 30мм.
Таким образом, системный подход за изучением деформационных процессов на геодинамическом полигоне, позволил определить оседания земной поверхности по трем методам наблюдений: нивелированию,
интерферометрии, показателям разработки. Сопоставительный анализ, полученный по результатам этих методов (рис. 1), позволяет сделать выводы о наличии корреляционной связи падения пластовых давлений на 30 атм. (с 80 до 50 атм., за период 1999 - 2011 гг.), с величиной оседания - 30 мм. (2008 - 2011 гг.), выявленной по результатам радиолокационной съёмки и геометрическим нивелированием - 100 мм. (2000 - 2011 гг.).
Рис. 1. Схема падения пластовых давлений с 1999 - 2011 гг., совмещённая с данными о деформациях земной поверхности методами радиолокационной интерферометрии (2008-2011 гг.) и высокоточного нивелирования (2000-2011гг.)
© М.Л. Юрьев, Ю.В. Васильев, А.Ю. Белоносов, А.В. Радченко, 2012
