Пресные подземные воды Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона (формирование химического состава и техногенная трансформация) (09.02.2009)

Автор: Бешенцев Владимир Анатольевич

Рис. 1. Схема опробования подземных вод в 1995-2004 гг.

При этом автором лично и совместно с Ивановым Ю.К. составлены гидрогеологические разрезы по территории исследуемого региона, классификационные схемы и диаграммы, используемые в диссертационной работе и в ряде публикаций. Автором разработана и предложена методика снижения концентрации марганца, железа и кремния, которая основана на проведении каталитического окисления марганца (II) и железа (II) и адсорбировании их на образовавшихся гидрооксидах соединений кремния.

Обоснование, формулировка и реализация защищаемых положений выполнены лично автором при участии научного консультанта – доктора геолого-минералогических наук, профессора, заслуженного деятеля науки и техники России В.М. Матусевича.

Научная новизна. В процессе выполнения работы получены следующие результаты:

( впервые выполнены широкомасштабные комплексные гидрогеологические и геокриологические исследования на территории Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона;

( впервые для территории региона выполнен анализ техногенного воздействия нефтегазового комплекса на подземные воды;

( исследован современный водоотбор подземных вод, даны их разведанные и прогнозные запасы, определены степень и масштабы загрязнения поверхностных и пресных подземных вод;

( раскрыто на примере Новоуренгойского, Салехардского и Губкинского месторождений пресных подземных вод изменение уровенного режима и химического состава вод в процессе эксплуатации;

( охарактеризовано снижение пластового давления и формирование депрессионных воронок при разработке сеноманской залежи на Уренгойском НГК месторождении;

( освещено техногенное воздействие полигонов захоронения промышленных сточных вод с нефтегазовых комплексов и систем заводнения для ППД на гидрогеологические системы;

( впервые проанализировано влияние широко используемых при заводнении месторождений нефти поверхностных вод на гидрологический режим рек;

( впервые на основании изучения состава подземных вод дан обзор и выявлены изменения химического состава по территории Ямало-Ненецкого автономного округа;

( выполнен анализ кондиционности гидрогеохимических данных, снижающий неоднозначность использования ранее проведенных химических анализов природных вод, что может служить исходной базой создания системы мониторинга;

( построена математическая модель системы вода – растворимое вещество для основных макро- и микрокомпонентов подземных вод. На её основе сделаны выводы о распределении различных форм миграции железа, марганца и кремния в водах в зависимости от рН, температуры, ионной силы раствора, концентрации фульвокислот;

( разработаны теоретические положения по формированию химического состава подземных вод, совокупность которых можно квалифицировать как достижение в области гидрогеологии криолитозоны.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы:

( при решении проблемы обеспечения качественной водой хозяйственно-питьевого назначения городов и районов Ямало-Ненецкого автономного округа;

( при проведении геоэкологических работ, связанных с оценкой качества вод хозяйственно-питьевого назначения и охраны природных вод от загрязнения для территории ЯНАО;

( для выявления источников поступления загрязняющих веществ в подземные воды;

( при картировании загрязненных территорий в различных масштабах;

( для прогнозирования изменений химического состава вод территорий, подвергающихся техногенному воздействию;

( при принятии соответствующих решений органами исполнительной власти, осуществляющими государственное управление в области охраны окружающей среды, государственными органами управления использованием и охраной водного фонда, государственными органами санитарно-эпидемиологического надзора и водопользователями.

На защиту выносятся:

1. Химический состав ультрапресных подземных вод Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона сформировался под влиянием ранне- и позднезырянского оледенений, процессов их криогенной метаморфизации вследствие многократного промерзания и оттаивания отложений эоцен-олигоцен-четвертичного гидро-геологического комплекса и ланшафтно-климатических условий современного этапа.

2. Техногенез пресных подземных вод Ямало-Ненецкого нефте- газодобывающего региона и формирование в связи с ним техногенных гидрогеологических систем с нарушенными гидрогеохимическими, гидрогеодинамическими и гидрогеотермическими режимами обусловлен широкомасштабным освоением углеводородного сырья.

3. Предложенное автором усовершенствование технологии водоподготовки на основе каталитического обескремнивания, обезжелезивания и деманганизации позволит повысить качество питьевых вод до требований государственных нормативов, а разработанная система локального мониторинга пресных подземных вод региона обеспечит надежную их защиту в условиях техногенного воздействия нефтегазового комплекса.

Апробация работы. Результаты исследований были рассмотрены на заседаниях экспертного совета при Департаменте природно-ресурсного регулирования и развития нефтегазового комплекса администрации Ямало-Ненецкого автономного округа в 1997, 1998, 2004 и 2005 годах; доложены на XV Всероссийском совещании по подземным водам Сибири и Дальнего Востока, г. Тюмень, 1997 г.; на международном конгрессе " Вода: экология и технология ", Москва, 1998 г.; на третьей Всероссийской научно-технической конференции «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна», Тюмень, 2004 г.; на II международном научно-техническом семинаре «Информационные системы и технологии в геологии и нефтегазодобыче», Тюмень, 2005г.; на XVIII Всероссийском совещании по подземным водам Сибири и Дальнего Востока, Иркутск, 2006 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий», Екатеринбург, 2006 г.; на научных семинарах в институте Геологии и геохимии Уральского отделения Российской Академии наук в 1995, 1997, 1998, 2004 и 2005 годах. По теме диссертации издано 4 монографии, опубликовано более 40 работ, в том числе 10 статей, входящих в перечень ВАКа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, шести глав и заключения, содержит 274 страницы текста, 27 таблиц, 54 рисунка. Список использованной литературы включает 177 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному консультанту – д.г-м.н., профессору, заслуженному деятелю науки и техники России В.М. Матусевичу за постоянное внимание к проводимым исследованиям, за ценные замечания и предложения при написании работы. В ходе исследований автор пользовался поддержкой, помощью и советами д.т.н. Тагильцева С.Н., к.г-м.н. Ковальчука А.И., к.г-м.н. Цацульникова В.Т., к.г-м.н. Иванова Ю.К., к.г-м.н. Васильева Ю.В., к.г-м.н Бешенцевой О.Г. и других, которым выражает признательность и благодарность.

Содержание работы

Территориально Ямало-Ненецкий нефтегазодобывающий регион занимает северную часть Западно-Сибирской равнины. Большой вклад в изучение гидрогеологических условий Западной Сибири внесли Н.Н. Ростовцев, О.В. Равдоникас, В.Б. Торгованова, В.А. Нуднер, Г.П. Богомяков, Е.А. Барс, И.И. Нестеров, Б.П. Ставицкий, В.М. Матусевич, Ю.К. Смоленцев, Л.Г. Учителева, Л.Н. Носова, В.М. Швец, А.Э. Конторович, Ю.Г. Зимин, Н.М. Кругликов, А.Р. Курчиков, Г.А. Толстиков, В.В. Нелюбин, С.С. Бондаренко, В.Т. Цацульников, Р.Г. Прокопьева, А.И. Ковальчук, И.К. Иванов, О.Г. Бешенцева, Ю.В. Васильев и другие исследователи

В пределах всей мегаструктуры Западно-Сибирской геосинеклизы как надпорядковый резервуар выделяется Западно-Сибирский мегабассейн, состоящий из трех самостоятельных сложных наложенных гидрогеологических бассейнов: палеозойского, мезозойского и кайнозойского (В.М. Матусевич, 1984(.

Кайнозойский гидрогеологический бассейн состоит из двух гидрогеологических комплексов: эоцен-олигоцен-четвертичного, являющегося основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения округа и турон-эоценового.

Мезозойский гидрогеологический бассейн представлен исключительно коллекторами порово-пластового типа с подчиненным развитием локальных трещинно-жильных структур. Бассейн включает в себя апт-альб-сеноманский, неокомский (берриас-валанжин-готерив-барремский) и юрский гидрогеологические комплексы.

Палеозойский гидрогеологический бассейн изучен очень слабо. Однако имеющийся фактический материал позволяет выделить в пределах исследуемой территории триас-палеозойский гидрогеологи-ческий комплекс.

Особенностью Ямало-Ненецкого автономного округа является приуроченность его к криолитозоне. Современное строение мерзлоты на территории региона обусловлено потеплением в среднезырянский межгляциал, которое изменило температурное поле мощной мерзлоты, существовавшей со времени раннезырянского похолодания, до глубины примерно 400 метров. К югу от Полярного круга это привело к протаиванию мерзлых пород сверху до 100-200 метров. Ниже, хотя и сохранилась толща мерзлых пород, но их температура повысилась почти до нуля градусов. Последовавшее за потеплением позднезырянское похолодание проникло на глубину лишь 130-150 м, сформировав двухслойную мерзлоту, верхний слой которой начинается от поверхности земли и отвечает современному климату, а нижний является остатком древней мерзлоты (рис. 2).

Рис. 2. Строение и температура многолетнемерзлых пород ЯНАО

Таким образом, в результате совместного воздействия палеогидрогеологических и современных факторов на территории Западно-Сибирской равнины с севера на юг сформировались три главных зоны многолетней мерзлоты:

1) зона слитного залегания мощных современных и древних многолетнемерзлых пород – занимает северную половину равнинной части региона (примерно севернее 660), а также Полярный Урал и Приуралье;

2) зона разобщенного залегания современных и древних многолетнемерзлых пород – располагается в южной части исследуемой территории;


загрузка...