ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 2, с. 131-145
УТИЛИЗАЦИЯ И ЗАХОРОНЕНИЕ ОТХОДОВ
УДК 658.567+504.064.4
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЗАКАЧКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ ПРИ ОСВОЕНИИ ПЕРВООЧЕРЕДНОГО УЧАСТКА ЮРУБЧЕНО-ТОХОМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
© 2014 г. Н. С. Трифонов*, Д. А. Новиков**, А. А. Ямских***
* Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, пр. Академический, 4, Томск, 634055 Россия; Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, Томск, 634050 Россия.
E-mail: Trifonovnik@mail.ru ** Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, пр. Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090 Россия; Национальный исследовательский Новосибирский государственный университет, ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090 Россия. E-mail: NovikovDA@ipgg.nsc.ru *** ООО "РН-КрасноярскНИПИнефть", ул. Партизана Железняка, 24в, Красноярск, 660000 Россия. E-mail: YamskikhAA@kr-nipineft.ru
Поступила в редакцию 16.08.2012 г.
Детальный анализ геолого-гидрогеологических условий Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазона-копления выявил, что наибольший интерес для целей утилизации больших объемов подтоварных и сточных вод представляет осинский горизонт нижнего кембрия. Применение методики численного физико-химического моделирования гидрогеохимических процессов с помощью 3Б-модели фильтрации, протекающей между нагнетательной скважиной и пластом-коллектором, позволило на количественном уровне оценить последствия закачки промышленных стоков. Установлено, что наиболее сильное техногенное изменение минералогического состава пород пласта-коллектора и его фильтрационно-емкостных свойств будет проявляться при захоронении очищенных сточных вод. Зона техногенного метасоматоза, развивающаяся в пласте-коллекторе под действием закачки сточных вод, к концу пятого года эксплуатации полигона захоронения будет составлять до 800-840 м.
Ключевые слова: гидрогеологические условия, промышленные стоки, Юрубчено-Тохомская зона нефтегазонакопления, физико-химическое моделирование, техногенное изменение.
ВВЕДЕНИЕ
В современной обстановке практически повсеместного загрязнения окружающей среды особо актуальными при разведке и разработке месторождений нефти и газа становятся вопросы обеспечения экологической безопасности [4, 9, 13, 14, 18, 22, 28, 32-38].
В связи со строительством нефтепровода "Восточная Сибирь - Тихий океан" большие надежды по увеличению объемов нефте- и газодобычи связаны с Восточной Сибирью и, в частности, с группой месторождений Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазонакопления (ЮТЗ) (рис. 1) [17]. Необходимость выполнения недропользователями лицензионных соглашений определяет
быстрые темпы развития и необходимость скорейшего ввода в эксплуатацию первоочередных участков месторождений, подготовленных к разработке. Труднодоступность, суровые климатические условия, отсутствие развитой инфраструктуры, а также сложные геолого-гидрогеологические условия выступают в роли факторов, сдерживающих развитие.
Одна из главных задач, которую необходимо решить до ввода месторождений в эксплуатацию, - утилизация больших объемов промышленных стоков. Для утилизации жидких отходов требуется либо отведение земель под строительство специальных бассейнов-хранилищ, либо дополнительное производство по очистке или переработке промысловых вод.
ч __ 1 2 3 -5. 4 5 в а 7
Рис. 1. Местоположение ЮТЗ в пределах Чуньского рифей-вендского осадочного бассейна (согласно [26]): 1 - западный борт бассейна; 2 - восточный борт бассейна; 3 - зона максимального прогибания днища бассейна; 4 - зона блокового ("клавишного") строения; 5 - месторождения; 6 - зоны нефтегазонакопления; 7 - скважины: глубокие; 8 - административная граница.
Часто используемый для нейтрализации воздействия сточных вод на окружающую среду метод их естественного упаривания в прудах-испарителях на поверхности уже не удовлетворяет современным экологическим требованиям. Во-первых, это связано с тем, что для реализации подобного метода необходимы значительные площади под строительство специальных бассейнов, во-вторых, последующая эксплуатация таких полигонов и бассейнов и их рекультивация требуют значительных финансовых затрат. К тому же данный способ утилизации влияет на загрязнение воздушной среды и подземных вод.
Очистка (переработка) сточных вод требует еще больших усилий и капиталовложений, а существующие методы очистки и обезвреживания стоков во многих случаях еще недостаточно технологически совершенны и эффективны.
На месторождениях, разработка которых ведется уже долгое время, эта задача легко решается путем закачки накапливающихся вод в систему поддержания пластового давления (ППД), но на тех месторождениях, которые только вводят в эксплуатацию и на которых система ППД отсутствует, их утилизация превращается в серьезную проблему для недропользователя.
В этой связи представляет интерес ликвидация подтоварных и сточных вод путем их подземного
захоронения в глубокие поглощающие горизонты.
Для корректного решения данной проблемы необходимо в первую очередь выполнить анализ всей имеющейся по изучаемому району геолого-гидрогеологической информации с детальностью, позволяющей создать принципиальную модель пласта-коллектора для последующего численного 3Б моделирования гидродинамических и физико-химических процессов, протекающих в пласте при закачке подтоварных и сточных вод.
ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
В тектоническом отношении ЮТЗ площадью 12 400 км2 приурочена к центральной части одной из крупнейших структур Сибирской платформы - Байкитской антеклизы и занимает наиболее приподнятую ее часть, выделенную в границах Камовского свода. Основной нефтегазоносный комплекс - рифейский [19, 23].
В разрезе ЮТЗ выделяют три структурных этажа: нижний, промежуточный и верхний. Нижний структурный этаж слагают архейские образования кристаллического фундамента платформы, промежуточный и верхний - образования осадочного чехла [20].
Образования фундамента относятся к метаморфическим комплексам Ангаро-Тунгусской (Иркутско-Тунгусской) складчатой системы ста-новид Сибирского кратона и представлены глу-бокометаморфизованными осадочными и интрузивными породами (гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, амфиболиты, мраморы и другие глубокометаморфизованные породы, прорванные основными, ультраосновными и кислыми интрузиями) [24].
Наиболее древние горизонты осадочного чехла, представленные карбонатными и терригенно-карбонатными отложениями рифейского возраста, слагают промежуточный этаж. Активизация тектонических движений в конце рифея обусловила наличие довольно контрастных дислокаций осадков, что сближает рифейский структурный этаж с отложениями параплатформенного типа. В связи с длительным перерывом осадконакопления в предпалеозойское время, верхняя часть рифей-ского разреза повсеместно размыта и с угловым и стратиграфическим несогласием перекрыта отложениями венда (верхнего этажа) [21, 25, 26, 29-31].
В разрезе верхнего структурного этажа выделяются терригенные и соленосно-карбонатные отложения венда, кембрия, в некоторых случаях ордовика, а также четвертичные образования [24, 25, 31].
Согласно принятому нефтегазогеологическому районированию, ЮТЗ входит в состав Камовско-го нефтегазоносного района Байкитской нефтегазоносной области, входящей в Лено-Тунгусскую нефтегазоносную провинцию [20, 21, 24].
В соответствии с гидрогеологическим районированием территория изучаемого региона расположена в Камо-Вельминском артезианском бассейне второго порядка юго-западной части Тунгусского артезианского бассейна ВосточноСибирской артезианской области [2].
Изучение закономерностей пространственного распределения подземных вод по площади и в вертикальном разрезе является основой при решении разнообразных вопросов их практического освоения и использования. Разработанная М.Б. Букаты обобщенная схема гидрогеологической стратификации западных районов Сибирской платформы [4], уточненная применительно к условиям ЮТЗ, приведена в табл. 1.
Гидрогеологические условия, контролирующие распространение и качество подземных вод, остаются слабоизученными, особенно в верхней
части разреза, где наряду с талыми породами присутствуют островные массивы многолетней мерзлоты.
Водоносные комплексы, входящие в состав надсолевой гидрогеологической формации, содержат пресные инфильтрационные воды, которые в нижней части формации могут сменяться солеными водами и рассолами в связи с соленос-ностью подстилающих отложений нижнего кембрия, а также былой галитизацией и современной загипсованностью средне-верхнекембрийских отложений. Тем не менее именно палеоген-четвертичный, верхнепалеозойско-триасовый, ордовикский и надсолевой водоносные комплексы вмещают основную часть запасов пресных вод питьевого качества и обладают наиболее высокими фильтрационными характеристиками, что позволяет рассматривать их как основной источник пресных вод хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения. Пресные воды гидрокарбонатного, смешанного по катионам состава развиты, как правило, выше абсолютных отметок 100-190 м (до 100 м ниже местного эрозионного вреза долин рек Тохомо и Камо).
Лежащая ниже соленосная гидрогеологическая формация характеризуется застойным гидродинамическим режимом, высокой минерализацией (обычно от 240 до 445 г/дм3) и вы-сокометаморфизованным хлоридным натриево-кальциевым, кальциевым и магниево-кальциевым составом весьма крепких рассолов. Минерализация возрастает от кровли соленосной формации к ее подошве. В пределах формации выделены ангарско-литвинцевский, булайский, бельский и усольский комплексы, представленные карбонатно-соленосными отложениями соответствующих свит. Они включают пять межсолевых поровых, каверново-поровых и слаботрещиноватых водоносных горизонтов в различной степени глинизированных и сульфатизированных известняков и доломитов: нижнелитвинцевский, булай-ский, верхнебельский, нижнебельский и осин-ский. За исключением последнего изучены они в настоящее время крайне слабо [1, 3, 10-12, 15, 16, 27].
Исходя из
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.