Геолого-экологические критерии создания подземных емкостей в соляных телах для хранения углеводородных продуктов: На примере Астраханского ГКМ

Восстановление природного равновесия, нарушенного человеком, является одной из актуальнейших задач современности и ближайшего будущего. И недра, ранее использовавшиеся только для извлечения полезных ископаемых, должны сыграть в этом определенную роль.

Актуальность проблемы. Крупнейший в мире Астраханский газохимический комплекс (АГХК), развивающийся на базе Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ) с высокими концентрациями высокотоксичных и агрессивных компонентов? в особенности сероводорода и углекислого газа (Р.Д.Маргулов, Р. И. Вяхирев и др., 1988) на современном этапе оказывает техногенное воздействие на окружающую среду. Возросшие после пуска второй очереди АГХК объемы токсичных промышленных отходов, необходимость длительного хранения углеводородных продуктов для стабильной работы АГХК, требуют создания крупных и надежных хранилищ, способных не только принять углеводородные продукты, но к длительные сроки (300 лет и более) хранить токсичные отходы".

Разработка способов управления состоянием массивов горных пород в связи с решением экологических проблем отдельных территорий является одной из приоритетных задач экологической геологии (В. Т. Трофимов. Д. Г. Вшшнг, 1994).

Следует отметить, что термин «экологическая геология» впервые был использован в 1992 г. (Н.Ж.Плотников и др.). По мнению авторов, это «комплексная и очень сложная по своему содержанию наука, охватывающая геологические аспекты (гидрогеологические, инженерно-геологические и др.) общей проблемы охраны биосферы, и прежде всего человека, от негативного влияния тех.

— о ногенеза". Она изучает геологические аспекты техногенных изменений, происходящих в окружающей среде и биосферных условиях под влиянием инженерной деятельности человека,.

Конечной целью экологической геологии как у любой экологической науки является социальный аспект, а именно — сохранение жизнеообеспечивающей продуктивной окружающей среды, необходимой для существования человека, развития жизни на земле (В, И. Осипов, 1994).

После того как в 1888 г. Д. И. Менделеев обосновал возможность подземной газификации угля и в 1915 г. в США было впервые предложено хранение под землей горючего газа, промышленная эксплуатация пустотного пространства недр стала находить особо широкое применение. Объем эксплуатируемых в мире подземных хранилищ, предназначенных для хранения углеводородного сырья, радиоактивных и химических отходов и других целей, исчисляется сейчас многими миллионами кубометров (В.А.Мазуров 1982).

В настоящее время подземные резервуары строятся в самых различных геологических условиях.

С точки зрения экономики и экологической безопасности для создания подземных емкостей (ПЕ) с целью хранения углеводородных (УВ) продуктов наиболее предпочтительной средой являются породы каменной соли. Залежи каменной соли имеют широкое распространение в различных странах. Каменная соль монолитна в ней можно сооружать резервуары больших объемов (до 300 тыс. м'-3). В соляных массивах отсутствуют мигрирующие воды, они пластичны, и нарушенные структуры в них могут самозалечиваться (В.А, Мазуров, 1982).Массив каменной соли максимально приближен к дневной поверхности за счет различных структурных форм (купола, штоки, конусы и т. п.), что позволяет закладывать скважины малой глубины, а значит и низкой стоимости. Над такими структурами находится минимальное количество проницаемых и водоносных пластов, что значительно сокращает количество контролируемых объектов.

В этой связи становится актуальной проблема зколого-геоло-гического обоснования создания ПЕ в соляных структурах для хранения углеводородных продуктов,.

Цель работе: обосновать зколого-геологические критерии создания подземных емкостей в соляных телах для хранения углеводородных продуктов на месторождениях с содержанием кислых компонентов более 401.

Основные задачи исследованийа) разработка эколого-геологических критериев создания подземных емкостей в соляных структурахб) выделение соляных структур, пригодных по геологическому возрасту, размерам, форме, глубине залегания, и химическому составу солей для строительства ПЕ с целью хранения углеводородных продуктовв) выявление гидродинамических закономерностей миграции и механизма выжимания техногенных загрязнений из подземных емкостей соляных куполовг) обоснование системы (мониторинга) контроля зколого-гео-логического состояния объектов при хранении углеводородных продуктов в подземных емкостях на соляных куполах,.

Научная новизна состоит в том, что впервые проведена типизация соляных структур с точки зрения их пригодности по геологическому возрасту, форме, глубине залегания, размерам и химическому составу солей для строительства ПЕ с целью хранения углеводородных продуктов.

Выявлены механизм и закономерности миграции техногенных загрязнений из ПЕ, расположенных в солях.

Установлены масштабы распространения и зколого-геологичес-кого воздействия техногенных загрязнений на флюиды водоносных горизонтов.

Обоснована система контроля объектов хранения углеводородных продуктов, расположенных в соляных структурах.

Практическая ценность. Результаты исследований использованы при составлении: Проектно-сметной документации на ремонт-но-восстановительные /ликвидационные/ работы по объектам 14 Т и 1STПроектно-сметной документации на строительство контрольно-наблюдательной скважины: «Разработка и внедрение инженерно-технических решений по извлечению колонны из скважины N 9Т» — «Разработка комплекса опытно-экспериментальных работ по отработке инженерно-технических решений для консервации технологической скважины STТЭО «Комплекс технических решений по закрытию подземных емкостей и ликвидации технологических скважин, обеспечивающих радиационную безопасность на длительный период времени, с выбором оптимальных решений» и многих других.

Апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 18 научных статьях, а также доложены на Научно-технической конференции «Геолого-геофизические методы поиска и разведки нефтегазовых месторождений на больших глубинах» (Баку, 1984) — IV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «ШЕЛЬФ — 88й (Баку, 1986 г.)-VI всесоюзном совещании «Повышение достоверности определения параметров сложных коллекторов и флю-идоупоров» (Львов, 1987 г.) — научно-практической конференции «Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых месторождений России» (Астрахань.1993 г,) — научно-техническом совещании «Экологическая ситуация на объекте «BETA» АГНМ, прогноз и проблемы мониторинга» (Астрахань. 1994 г.)-школа-семинар «Зшжзго-гидрогеологические и гидрогеологические исследования природно-техногенных систем в районах газовых и газоконденсат-ных месторождений» (Астрахань, 1998 г.).

Фактический материал и личный вклад. В основу работы положены материалы, разработанные лично автором в научно-исследова,-тельских институтах ГосНИПИГипроморнефтегаз" (г. Баку) инАст-раханьНИПИгаз" (г, Астрахань) и производственных предприятиях.

Исследования базируются на результатах бурения, геофизических, инженерно-геологических, гидрогеологических, гидрохимических и других материалах, полученных автором в Ш «Астрахань-газпром'% ПБР «Астраханьбургаз», НИС НПО «Радиевый институт им. Хлопина», ПО «Каспморнефть» .

Структура и объем работа. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Общий объем — 141 страница. Работа иллюстрирована 10 рисунками и содержит 14 таблиц.

Список литературы

включает 116 наименования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведенных теоретических и промысловых исследований сформулированы следующие основные результаты и выводы диссертационной работы:

1) Наиболее предпочтительной зколого-геологической средой для размещения хранилищ углеводородных продуков являются каменные соли. Соли имеют региональное развитие, монолитны, пластичны, практически непроницаемы, что позволяет надежно хранить в них токсичные УВ продукты. Технологические процессы по сооружению хранилищ в солях легко выполнимы.

2) Зколого-геологическая типизация соляных структур подтверждает, что наиболее предпочтительными для заложения ПЕ являются по форме массивные штоки и купола, а по химическим характеристикам — имеющие хлоридно — натриевый состав,.

3) Каменные соли представляют упруговязкую среду. ПЕ, соо-руженые в каменных солях, гипотетически сопоставимы с «резиновой грушей» и подвержены постоянным процессам сжатия. Давления сжатия передаются находящимся в ПЕ жидкостям, которые могут мигрировать по стволу технологических скважин в водоносные пласты,.

4) Максимальная дальность распространения загрязненной жидкости составит 7000 м.

Защищаемые положения диссертации следующие;

1. Зколого-геологическая типизация соляных структур по геологическому возрасту, форме, глубине залегания, размерам и химическому составу солей для оценки их пригодности при строительстве ПЕ с целью хранения углеводородных продуктов,.

2, Механизм «выжимания» жидких продуктов из соленосных объектов хранения и закономерности миграции техногенных загрязнений в геологической среде,.

3, Масштабы распространения и зколого — геохимическое воздействие техногенных загрязнений на флюиды водоносных горизонтов,.

4,Зколого-геологический и гидрогеологический мониторинг природно-техногенной системы хранилищ УВ продуктов в каменных солях,.