Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Оценка и прогноз изменения инженерно-геологических условий территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р. Волга для обоснования развития нефтегазового комплекса

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Оценка и прогноз изменения инженерно-геологических условий территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р. Волга для обоснования развития нефтегазового комплекса"

На правах рукописи

Калашник Жанетта Владимировна

ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ ЮЖНОЙ ЧАСТИ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ И СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ДЕЛЬТЫ р. ВОЛГА ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА

Специальность: 25.00.08 — инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

5 ДЕК да®

Волгоград, 2008 г.

003456346

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет».

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Гольчикова Надежда Николаевна

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Анисимов Леонид Алексеевич

доктор геолого-минералогических наук, профессор Сианисян Эдуард Саркисович

Ведущая организация: ЗАО «ВолгоградНИПИнефть»

Защита состоится «15» декабря 2008 года в 10°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.026.02 при ГОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1, аудитория 203Б.

Факс (8442) 97-49-33, e-mail: postmaster@vgasu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета».

Автореферат разослан «10 » ноября 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.И. Махова

Введение

Актуальность проблемы. В условиях рыночной экономики и все возрастающего увеличения потребления углеводородного сырья Волго-Ахтубинская пойма и дельта р.Волга является объектом внимания многих нефтегазовых компаний, ведущих поисково-разведочное бурение.

Открытие в 2006 году в пределах Волго-Ахтубинской поймы Центрально-Астраханского газоконденсатного месторождения подтвердило высокие перспективы нефтегазоносности башкирских отложений, что и послужило началом к новому витку промышленного освоения Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волга.

Особенностью Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волга является разветвленная гидрографическая сеть, слабая литологическая защита комплекса четвертичных отложений. Территория подвержена затоплению весенними паводковыми водами. Кроме того, существует прямая гидравлическая связь первого от поверхности водоносного горизонта с поверхностными водами, что предопределяет уязвимость данного компонента верхней части литосферы. Указанные факторы усложняют проведение инженерно-геологических изысканий и подготовку территории, предназначенной для строительства объектов нефтегазового комплекса.

Пойма является уникальным природным комплексом в полупустынной зоне юга России, испытывающим длительное время техногенное воздействие, связанное с распашкой и мелиорацией земель, использованием их под пастбища. Проведение геологоразведочных работ и связанное с ними развитие нефтегазовой инфраструктуры усилит существующую техногенную нагрузку на приповерхностную часть литосферы. На современном этапе техногенеза инженерно-геологическое обоснование развития нефтегазового комплекса в пределах поймы и дельты р.Волга невозможно без своевременного прогнозирования изменений инженерно-геологических условий. При этом характер техногенного воздействия будет определяться этапами геологоразведочных работ, соответствующим различным стадиям поисков, разведки и эксплуатации месторождений.

В сложившихся условиях актуальным является комплексная оценка инженерно-геологических условий и существующей техногенной нагрузки, а также их изменение, связанное с развитием нефтегазового комплекса, основанное на качественной, своевременной инженерно-геологической информации о состоянии верхней части литосферы Волго-Ахтубинской поймы.

Цель и задачи исследований.

Основная цель работы состоит в разработке инженерно-геологического обоснования развития нефтегазового комплекса на основе выявления закономерностей развития современных природных и техногенных процессов в пределах Волго-Ахтубинской поймы и северной части дель-

ты р. Волга, оценки и прогноза изменений их инженерно-геологических условий (ИГУ) в результате техногенного воздействия.

В соответствии с указанной целью решались следующие задачи: -исследование закономерностей пространственной изменчивости ИГУ Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р. Волга;

-оценка современных ИГУ, сформировавшихся при интенсивном техногенном воздействии;

-анализ и установление закономерностей развития и распространения современных геологических и инженерно-геологических процессов и явлений, измененных в результате техногенных воздействий;

-прогноз изменения инженерно-геологических условий и разработка рекомендаций по инженерно-геологическому обеспечению развития нефтегазового комплекса;

-разработка карты инженерно-геологического районирования территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Научная новизна.

На базе собственных исследований автора и анализа обширных фондовых материалов впервые была проведена комплексная оценка ИГУ южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга и ее изменений в результате промышленного освоения за последние 60 лет.

Доказано, что в результате активного техногенного воздействия происходит изменение всех компонентов верхней части литосферы. Особенно уязвимым является приповерхностная часть геологического разреза Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга. При этом геоморфологические условия являются основой как для инженерно-геологической типизации территории, так и для прогноза изменений инженерно-геологически условий приповерхностной части геологической среды при различных видах хозяйственного освоения.

Впервые разработана схема инженерно-геологического районировани территории, на основании которой проведено разделение южной части Вол го-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волги по степени пригод ности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли. Вы деление участков на данной схеме велось на основе комплексной оценки анализа и прогноза изменений инженерно-геологических условий. Методы исследований.

При выполнении работы использовались методы сравнительного ана лиза и обобщения, инженерно-геологических аналогий, математической ста тистики, картографирования, районирования.

Практическая значимость и реализация результатов исследований:

Диссертационная работа является частью научных исследований, проводимых на кафедре геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета в 2002-2008гг.

По результатам исследования территории автором составлены прогнозная схематическая карта развития неблагоприятных геологических процессов и явлений, карта инженерно-геологического районирования территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для возведения объектов нефтегазового комплекса, которые могут использоваться в процессе проектирования и строительства скважин и нефтегазовой инфраструктуры.

На основании выше перечисленных карт возможна разработка проектов региональной планировки территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга для ее дальнейшего хозяйственного освоения с учетом специфики хозяйственной деятельности и развития определенных видов неблагоприятных природных процессов.

Теоретические положения и методические разработки автора используются при чтении лекционных курсов «Инженерная геология», «Гидрогеология» и «Геоэкология» на кафедре геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета (АГТУ).

Фактический материал и личный вклад автора.

Работа выполнена на основании исследований автора, проведенных во время работы в институте «Астрахангипроводхоз» и обучения в аспирантуре на кафедре геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета.

В основу диссертации положены результаты теоретических и практических исследований автора, обобщений литературы по проблемам СевероЗападного Прикаспия (1946г-2008 г.). За время работы в институте «Астрахангипроводхоз» (с 1988 г.), автор принимал участие в инженерно-геологических изысканиях для мелиоративного строительства в пределах Астраханской области, в разработке проектов по предотвращению подтопления г.Астрахани.

В процессе работы над диссертацией автором использован и проанализирован большой объем опубликованной литературы, фондовых материалов институтов «Гидропроект», «Астрахангипроводхоз», «АстраханТИСИЗ», «ВНИИподземгазпром», «АстраханНИПИгаз», Территориального фонда информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Астраханской области, «НижневолжскТИСИЗ» и др. Изучены колонки сотен буровых скважин, около сотни результатов полевого и лабораторного изучения грунтов и подземных вод, многочисленные факты аварий и деформаций зданий и

сооружений в пределах территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга.

Также основой для написания данной работы являются материалы исследований состояния геологической среды Волго-Ахтубинской поймы, проводившиеся с 1998 по 2001 год в рамках научного проекта на тему: «Геодинамический мониторинг геологической среды зоны влияния Астраханского серогазоконденсатного месторождения и Баскунчакского месторождения поваренной соли и гипса»; материалы, полученные при комплексных геоэкологических исследованиях территорий проведения геологоразведочных работ на нефть и газ в пределах Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волга, проводимых Астраханским отделением РАЕН и кафедрой геологии нефти и газа АГТУ в 1998-2008 гг.

При создании работы были использованы данные производственного мониторинга территории Центрально-Астраханского серогазоконденсатного месторождения (ЦА СГКМ), полученные ФГУ «Астраханским территориальным фондом геологической информации. Специализированной инспекцией аналитического контроля» («Аст-ТФГИ СИАК»), режимных гидрогеологических исследований, проводимых Приволжской гидрогеологической экспедицией, и исследований соляного тектогенеза Астраханского свода, выполненных Астраханской геофизической экспедицией.

Защищаемые положения:

1. Волго-Ахтубинскую пойму и дельту р. Волга следует рассматривать как малоблагоприятную территорию для развития нефтегазового комплекса, со сложными инженерно-геологическими условиями, характеризующуюся ежегодным затоплением паводковыми водами, наличием обильной гидрологической сети, высокой степенью фильтрационных свойств современных аллювиальных отложений, активностью новейших тектонических движений, усилением процессов эндогенной и экзогенной геодинамики.

2. Оценка инженерно-геологических условий и детальное районирование территории по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли.

3. При обосновании развития нефтегазового комплекса целесообразно руководствоваться инженерно-геологическим районированием территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга, представленном на карте, отражающей пространственные закономерности ИГУ с учетом прогноза их изменений.

Обоснованность и достоверность научных положений работы подтверждается:

-результатами многолетних (более 10 лет) инженерно-геологических изысканий в пределах территории Астраханской области;

- большим объемом лабораторных работ и опытно-полевых исследований;

- значительным объемом фактического материала;

- применением современных методов теоретических исследований;

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (2005-2008 гг.), Международной научной конференции, посвященной 75-летию АГТУ (2005 г.), на 2-ом Донском нефтегазовом конгрессе (2008 г.).

Публикации.

Основные результаты диссертации содержатся в 7 опубликованных работах, и еще - 2 работы находятся в печати.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 156 страницах, состоит из 5 глав, списка литературы из 110 наименований; содержит 41 рисунок, 47 таблиц, 36 графических приложений на 65 листах.

Благодарности.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, д.г-м.н., профессору H.H. Гольчиковой за поддержку и помощь при работе над диссертацией. Автор признателен сотрудникам кафедры геологии нефти и газа, в особенности к.г.-м.н., доценту В.В. Кудинову и к.г.-м.н., доценту С.М. Калягину за внимание, критику и ценные советы на всех этапах работы. За консультации в период работы над диссертацией автор благодарит к.г.-м.н., доцента Г.В. Кутлусурину, заместителя начальника отдела экологического контроля и нормирования ИТЦ ООО «Газпром добыча Астрахань», к. т. н., доцента, главного геофизика Астраханской геофизической экспедиции В.В. Пыхалова.

Автор с благодарностью и уважением вспоминает своих преподавателей по Грозненскому нефтяному институту (ГНИ)- к.г-м.н., доцента Ш.С. Абрамова, к.г-м.н., доцента З.В. Стерленко, к.г-м.н., доцента И.Г. Сазонова, к.т.н. А.И. Масленникова, д.г.-м.н. Б.Г.Вобликова, а так же весь профессор-ско - преподавательский состав кафедры «Гидрогеологии и инженерной геологии» ГНИ, которые заложили интерес к основам научного познания.

Автор искренне признателен руководителям, наставникам и коллегам института «Астрахангипроводхоз» М.Н. Мироедовой, В.В. Гладких, И.П. Степиной, В.А. Калашник, O.A. Какичеву, Л.П. Шавельской, В.А. Чунаеву, И.С. Мельникову, О.Н. Мельниковой, З.П. Четверухиной, Б .Я. Володарскому, B.C. Пухову, В.Н. Рожкову, H.H. Тевилину, Т.Т. Барановой, Ю.П. Николаеву и многим другим за неоценимый опыт практической работы, полученный за время работы в институте.

Особую благодарность автор выражает д.г-м.н., профессору В.Н.Синякову, д.г-м.н., профессору М.А. Шубину, д.г-м.н., профессору А.В. Бочкареву, д.г-м.н., профессору JI.A. Анисимову, д.г-м.н., профессору C.B. Кузнецовой, д.г-м.н., профессору Э.С. Сианисяну которые ознакомились с работой и сделали необходимые замечания.

1-ое защищаемое положение: Волго-Ахтубинскую пойму и дельту р. Волга следует рассматривать как малоблагоприятную территорию для развития нефтегазового комплекса, со сложными инженерно-геологическими условиями, характеризующуюся ежегодным затоплением паводковыми водами, наличием обильной гидрологической сети, высокой степенью фильтрационных свойств современных аллювиальных отложений, активностью новейших тектонических движений, усилением процессов эндогенной и экзогенной геодинамики.

В основе закономерностей формирования инженерно-геологических условий Волго-Ахтубинской поймы лежит история ее геологического развития, особенностью которой является чередование трансгрессии и регрессий Каспийского моря на фоне унаследованных опусканий Прикаспийской впадины, что обусловило значительную мощность осадочного чехла и в том числе четвертичных отложений, достигающую 100 м и более.

Литология верхних горизонтов описываемой территории представлена супесчаными и суглинистыми породами, глинами. В работе дана подробная литолого-стратиграфическая характеристика территории, начиная с палеозойских до детально рассмотренных четвертичных отложений, являющихся основанием для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли. Сочетание тектонических и палеоклиматических факторов предопределило наличие специфических условий осадконакопления, повлиявших на особенности состава и физико-механических свойств пород. Состав и физико-механические свойства четвертичных отложений приводятся по данным многолетних исследований В.Н.Синякова, С.К.Арбузовой, С.Н. Егорова, Н.П. Затенацкой, Ю.И. Панова и др. Четвертичные отложения представлены глинистыми, лессовыми и песчаными породами. Глины и суглинки слагают генетические комплексы морского, аллювиального, дельтового и озерного происхождения. Морские отложения представлены глинами и суглинками хвалынского, хазарского, бакинского и апшеронского горизонтов.

В тектоническом отношении территория приурочена к центральной части Астраханского свода, являющегося крупным тектоническим элементом в юго-западной части Прикаспийской впадины. При рассмотрении структурных особенностей осадочного чехла в пределах Астраханского свода выделяют следующие структурные этажи: подсолевой, сложенный комплексом карбонатно-терригенных отложений палеозойского возраста, и соляноку-

польный, представленный галогенно-терригенными образованиями от кун-гурского до четвертичного возраста включительно. По особенностям развития и структурной выраженности в соляно-купольном структурном этаже выделяются три структурных яруса: кунгурско-триасовый, юрско-палеогеновый и плиоценово-четвертичный. Кунгурско-триасовый структурный ярус особенностями своего строения обязан проявлениям соляной тектоники, вызванной пластичностью каменной соли, низкой плотностью и ее залеганием под более плотными породами надсолевого комплекса. В юр-ско-палеогеновом структурном ярусе соляная тектоника проявилась менее активно, чем в подстилающем ярусе. Плиоценово-четвертичный структурный ярус характеризуется малой степенью дислоцированное™ пород. Основные черты тектоники плиоценово-четвертичного комплекса в пределах изучаемой территории определяются не эрозионными структурами, а структурами тектонического происхождения, возникшими вследствие неравномерного размаха колебательных движений, а также активным ростом большого количества солянокупольных структур, их генезисом и механизмом формирования.

Изучая проблему влияния солянокупольных структур на изменение ИГУ, важно отметить, что над куполами формируются зоны растяжения, а над межкупольными депрессиями - зоны сжатия с более благоприятными инженерно-геологическими условиями, что предопределяет различные условия строительства, функционирования и сохранности технических подземных и наземных сооружений. Они имеют существенные отличия в трещиновато-сти, проницаемости и прочностных свойствах грунтов.

На территории Прикаспия более полувека проводится бурение на нефть и газ. Анализ горно-геологических условий в процессе бурения скважин на Астраханском газоконденсатном месторождении (АГКМ) позволяет выделить следующие виды осложнений геологического характера: газопроявления из неоген-четвертичных отложений; наличие зон поглощения; упруго-пластичное течение солей, приводящее к смятию колонн; закупорку и сужение ствола скважины высокопластичными прослоями в хемогенной толще; аномально-высокое пластовое давление в продуктивном горизонте (начальное пластовое давление 61-62 МПа на глубине 4000 м при температуре 110°С). Вышеперечисленные факторы должны обязательно учитываться при осуществлении геологоразведочных работ, так как они могут привести к возрастанию риска различных техногенных аварий при проведении буровых работ.

В пределах территории исследования велико влияние соляного текто-генеза на изменение ИГУ, особенно на геоморфологию. Важно отметить, что геоморфологические условия являются как результатом новейших тектонических движений, так и палеогеографической обстановки. В продуктивном

комплексе прослеживается четкая связь ряда разрывных нарушений и разломов с соответствующими линеаментами и различными морфострук-турным элементам ландшафта. Деформации озерных и речных террас, наличие поперечных по отношению к речным долинам порогов, омоложение эрозионной сети, четкая взаимосвязь изгибов рек и формы соляно-купольных структур, несогласное залегание и дислоцированность различных горизонтов плиоцен-четвертичного комплекса подтверждает проявление активных новейших тектонических движений и их влияние на изменение ИГУ в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга. По данным Астраханской геофизической экспедиции (2006 г) было выявлено, что процесс соляного диапиризма продолжается в настоящее время в северной части Астраханского свода. При этом, рост соляных диапиров приводит к усилению напряженного состояния горных пород над кровлей соляных куполов, что может привести к повышению техногенного риска при освоении месторождений углеводородов.

Развитие соляно-купольной тектоники значительно влияет на минерализацию подземных вод в сторону ее увеличения, а так же на изменение формирования их состава. С соляным тектогенезом тесно связана миграция рассолов из палеозойского водоносного комплекса в вышележащие горизонты. Однако, при латеральной миграции подземных вод тектонические разломы могут являться гидродинамическими барьерами. Замкнутый характер Прикаспийской впадины, области длительного прогибания и мощного соле-накопления, отсутствие дренажа со стороны Каспийского моря определили застойный характер подземных вод и их высокую минерализацию.

Волго-Ахтубинская пойма является мощным коллектором пресных и слабоминерализованных вод, в пределах которой широко развиты многие виды экзогенных геологических процессов: речная и овражная эрозия; оползневые, эоловые процессы; подтопление населенных пунктов и засоление почв. Активизация данных процессов происходит не только за счет природных, но и техногенных факторов.

Исследование уязвимости верхней части литосферы от техногенного воздействия проводилось на основе изучения подробной характеристики инженерно-геологических условий каждого района, выделение которых проводилось по схеме инженерно-геологического районирования Прикаспийской впадины и прилегающих территорий, предложенной В.Н. Синяковым и C.B. Кузнецовой (1981г).

В составе инженерно-геологических областей II порядка в пределах Центрально-Астраханского месторождения выделяют следующие инженерно-геологические районы (ИГР): ИГР 12 - район распространения верхне-хвалынских и современных аллювиальных песков с линзами и прослоями суглинков и глин; ИГР 13 - район распространения современных

дельтовых суглинков, глин и песков; ИГР 8 - район распространения современных эоловых песков и супесей, подстилаемых верхнехвалынскими песчаными и нижнехвалынскими песчаными и глинистыми породами; ИГР 5 - район распространения верхнехвалынских морских песков, супесей, а так же лессовых пород, подстилаемых верхнехвалынскими эоловыми песчаными и глинистыми породами.

Для каждого ИГР дана подробная характеристика инженерно-геологических условий выделенного района, включающая типовой геологический разрез, состав и физико-механические свойства грунтов, описание основных компонентов ИГУ, основанная на изучении работ, выполненных в разные годы Гидропроектом, Приволжской гидрогеологической экспедицией и институтом Астрахангипроводхоз при личном участие автора.

Изучая поверхностные отложения в пределах исследуемой территории, можно утверждать, что их литологический состав характеризуется большой пестротой на дневной поверхности и в глубину. Цитологические комплексы представлены глинами, суглинками, супесями и песками. Мощность суглинков, глин на дневной поверхности колеблется от нескольких сантиметров до 1,0-1,5м. Их площадное распространение прерывается песчаными осадками. На глубине суглинки, глины подстилаются супесями, песками пойменной фации, которые переходят непосредственно в водоносные пески русловой фации, имеющим высокие коэффициенты фильтрации. Данная информация нашла свое отражение на геолого-литологической карте и на типовых инженерно-геологических разрезах. В случае сброса на земную поверхность загрязненных вод при бурении скважин произойдет загрязнение поверхностных вод и почво-грунтов. Вследствие их высокой водопроводимости существуют благоприятные условия для миграции в первый от дневной поверхности водоносной горизонт.

При анализе дополненной автором карты водопроводимости современного аллювиального водоносного горизонта и гидрохимической карты южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга можно утверждать, что данные водоносные горизонты имеют небольшую глубину залегания (от 1-Зм до 5м) и тесную гидравлическую связь с поверхностными водотоками, оба горизонта имеют высокую водопроводимость (в пойме более 300-500 м2/сут, в дельте 150-300 м2/сут). Изучение гидрогеологических условий выявило следующее: воды этих горизонтов безнапорные; питание происходит за счет паводков, атмосферных осадков и постоянных водотоков, с которыми водоносный горизонт тесно связан. В случае загрязнения поверхностных вод может произойти смешение их с грунтовыми водами при инфильтрации и просачивании, а при разгрузке - за счет оттока в русла рек. Кроме того, способствовать ускорению процесса переноса загряз-

няющих веществ от непосредственного источника загрязнения будут следующие факторы: уклон зеркала грунтовых вод, имеющий направление в сторону рек и крупных водотоков; наличие гидродинамических и гидравлических связей между поверхностными и грунтовыми водами.

Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что верхняя часть литосферы южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга не защищены от техногенного воздействия вследствие сложной и обильной гидрологической сети, прямых гидродинамических связей внутри гидрогеологической системы комплекса четвертичных отложений и их высокой водопроводимости. В связи с тем, что грунтовые воды хвалынских, хазарских и аллювиальных пойменных отложений на исследуемой территории для всех ИГР залегают на незначительной глубине, то естественная защита их от техногенного загрязнения практически отсутствует. Нижележащие водоносные горизонты, начиная с бакинского, перекрыты мощной толщей глин, что значительно повышает степень их защищенности от попадания техногенных сточных вод. Опасность утечек и аварийных сбросов высокоминерализованных вод и других токсикантов на территории южной части Волго-Ахтубинской поймы многократно возрастает по сравнению с месторождениями, расположенными за пределами поймы, что связано с большим количеством водоемов и сложным паводковым режимом территории. Обилие поверхностных и подземных вод многократно усиливает степень и дальность миграции загрязняющих веществ.

Вышеперечисленные факторы осложняют проведение инженерно-геологических изысканий и подготовку территории, предназначенной для строительства объектов нефтегазового комплекса и позволяют рассматривать Волго-Ахтубинской пойму и дельту р.Волга как малоблагоприятную территорию для развития нефтегазового комплекса.

2-е защищаемое положение: оценка инженерно-геологических условий и детальное районирование территории по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Оценка и анализ изменений ИГУ в условиях возрастающей техногенной нагрузки в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга имеет важное значение для прогнозирования изменений инженерно-геологических условий в целях инженерно-геологического обоснования развития нефтегазового комплекса, в пределах пойменных территорий.

Более 60-ти лет территория поймы и дельты подвержена активному хозяйственному освоению и используется человеком с различной степенью интенсивности. Основными видами техногенного воздействия в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы и дельты р.Волга являются: водо-

отбор подземных и поверхностных вод для промышленно-бытового использования, проведение сельско-хозяйственных работ и разработка сельскохозяйственных угодий (распашка, обвалование, орошение), мелиорация земель, возведение гидротехнических сооружений, а в последние годы начавшееся строительство объектов нефтегазовой отрасли и производство горно-буровых работ. Данная информация приведена на карте техногенной нагрузки, составленной С.М. Калягиным, В.В. Куликовым (2006 г.) с дополнениями Ж.В. Калашник (2008 г.).

В районах расположения буровых скважин антропогенному воздействию подвергается площадь в радиусе более 500 м. В пределах районов ИГР 5, ИГР 8 полностью уничтожается почвенный и растительный покров, прокладываются многочисленные грунтовые дороги. На территории, прилегающей к буровой, появляются активно развеваемые пески с высотой барханов до 2 м; почвенный покров загрязнён нефтепродуктами, промышленным и бытовым мусором. В пределах ИГР 5 распространены блюдцеобразные понижения, в которых формируются солончаки. Территория характеризуется широким развитием процессов вторичного засоления грунтов. Грунтовые воды минерализованны, обладают сульфатной и магнезиальной агрессивностью на бетон железобетонных конструкций. Наблюдаются просадочные явления в глинистых грунтах. Во всех ИГР, в местах длительного расположения кошар образуются «тырла»: участки, полностью лишённые растительного покрова; активизируются дефляционные процессы. В колее дорог, на эоловой равнине ИГР 8 в период выпадения осадков образуются промоины, что способствует уплотнению песка и переуглублению колеи.

В пределах поймы и дельты (ИГР 12, ИГР 13) сельскохозяйственные угодья окружены дамбами и без регулярной промывки волжскими водами эти участки подвергаются вторичному засолению. Во многих местах Волго-Ахтубинской поймы и дельты (ИГР 12,13) склоны насыпей в зависимости от крутизны и степени уплотнения грунта подвергаются плоскостному стоку или глубинной эрозии, что приводит к развитию промоин и их разрушению. Наблюдается активизация суффозионных процессов в засоленных суглинистых и супесчаных грунтах.

В пределах аллювиально-пойменной и аллювиально-дельтовой равнин (ИГР 12, 13) главная роль в формировании рельефа принадлежит эрозии и аккумуляции. Активно они проявляются в период половодья в виде подмыва и разрушения берега. Особенно активно разрушаются правые берега в результате проявления планетарного процесса (влияние отклоняющей силы вращения Земли). Инженерно-охранные мероприятия по укреплению берега замедлят процесс разрушения, но не смогут сдержать его дальнейшее развитие. Поэтому застройка вблизи правого берега не рекомендуется. Наиболее

опасно размываемыми участками по результатам наблюдений за русловой эрозией остаются участки, берега которых расположены в излучинах р.Волга. В зоне развития речной эрозии находятся большинство сел и поселков, расположенных по правому берегу реки Волга, а также пригороды г. Астрахани (районы АЦКК, Приволжье); автомобильная трасса Астрахань - Волгоград; участки сел Замьяны, Петропавловка, Барановка; народнохозяйственные объекты. За период наблюдений выяснилось, что ежегодно в результате речной эрозии на отдельных участках берег отступает на 1 - 10 метров. Интенсивность береговой эрозии напрямую связана с полноводностью реки, скоростью ее течения и составом размываемых фунтов. На активизацию и интенсивность развития геологических и инженерно-геологических процессов влияют антропогенные, гидрометеорологические факторы. Нередко один процесс провоцирует проявление и активизацию другого процесса и явления, находящегося в состоянии покоя: так, речная эрозия, распространенная на всем протяжении реки Волга, в большинстве случаев влечет за собой активизацию оползневых процессов. Эрозионные процессы прослеживаются на участке бурения скважины Пойменная 1, на берегах ильменей и ериков, однако, эти процессы не имеют яркой выраженности.

В ИГР 13 в связи со строительством вододелителя в результате изменения направления водного потока активизировались процессы переработки берегов р.Волга и процессы плоскостного смыва. В результате за период 1961-2005 гг. величина размыва плоскости дна составила от 1.0 до 6.3 м, произошло изменение базиса эрозии реки.

В пределах селитебных зон ИГР 12,13, представленных индивидуальной одноэтажной застройкой, процессы подтопления ярко проявляются в паводковый период и активизируются в результате утечек из водонесущих коммуникаций и неумеренных поливов садов и огородов (с.Сокрутовка, Пироговка, Петропавловка, Разночиновка).

Гидрологический режим Волги и Волго-Ахтубинской поймы в настоящее время определяется сбросами воды через Волгоградскую ГЭС. Зарегулированный сток Волги в связи с постройкой гидроузлов способствует уменьшению объема половодья в весенний период и увеличению стока в межень. При высоком уровне воды пойма затапливается практически полностью, кроме специально обвалованных участков, оконтуренных по периметру дамбами высотой до 2.5 м, возникшие в результате сельско-хозяйственного и мелиоративного освоения и используемые с различной степенью интенсивности. Дамбы и участки сложены аллювиальными отложениями - суглинками и глинами, мощностью до 5.0м, реже до 10.0 м и более. Суглинки средние и тяжелые, твердые и полутвердые. Режим подземных вод нарушенный, и определяется, наряду с гидрологией поверхностных вод режимом орошения, по Д.М. Кацу - относится к группе смешанных режимов, иррига-

ционно-гидрологической подгруппе, к классу искусственно слабодрениро-ванных площадей. На орошаемых массивах питание подземных вод происходит за счет инфильтрации ирригационных вод.

После создания водохранилища Волжской ГЭС процессы размыва и аккумуляции в основном сосредоточены в береговой зоне, где вследствие волнового воздействия происходят размыв выпуклых и прямых берегов, перемещение осадков вдоль берегов и их аккумуляция на участках вогнутых берегов. Значительные массы волжских вод, ежегодно заливающие на 1.5-2.0 м территорию Волго-Ахтубинской поймы и дельты, благодаря высокому твердому стоку, являются важным фактором в народном хозяйстве района, так как они периодически промывают грунты поймы и обновляют их почвенный слой. Как следствие недостаточной обводненности происходит сокращение площади паводковых разливов, увел1гчивается площадь незатопляемой суши, количество не обводняемых водотоков.

На основании результатов исследований качества водной среды дельты Волги (ИГР 13) установлено, что содержание фенолов и тяжелых металлов возросло в 1,2-2 раза, а концентрации нефтяных углеводородов снизилось соответственно в 3 и 1,2 раза. Это происходит не только за счет деятельности Астраханского газоконденсатного месторождения, но и за счет того, что в период паводка пойма и дельта Волга заливаются водами, которые несут тяжёлые металлы из других регионов России. В районе поймы и дельты скорость течения ослабевает, происходит аккумуляция переносимых осадков и сопутствующих им тяжёлых металлов и других вредных элементов.

Таким образом, в пределах исследуемой территории за последние 60 лет мы отмечаем значительное влияние хозяйственной деятельности человека на верхнюю часть литосферы. Активизируются ранее существовавшие экзогенные процессы и проявляются природные процессы, нехарактерные для этой части территории. Данная информация нашла свое отражение на карте распространения неблагоприятных геологических явлений и процессов (рис. 1). Наиболее активному изменению подвергается рельеф изучаемой территории. В настоящее время рельеф в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы (ИГР 12) искусственно снивелирован и в естественном виде сохранился лишь за пределами застроенной территории. Значительная часть территории поймы подверглась распашке, контрастность в формах рельефа исчезла. Произошла планация рельефа и создание новых техногенных участков и, как следствие, большая часть территории северной части дельты и особенно поймы утратили свой первоначальный облик, который они имели до 1950-х годов. Возникли техногенные формы рельефа, представленные обвалованными участками поймы и дельты и являющиеся наибо-

лее пригодными для развития нефтегазового комплекса в следствии их не затопляемости, литологии, физических свойств образующих их пород.

Разработка карты инженерно-геологического районирования южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли основана на прогнозе изменения инженерно-геологических условий изучаемой территории под влиянием природных и техногенных процессов. Прогноз выполнен с использованием метода инженерно-геологических аналогий (И.С. Комаров), позволяющего на основе данных об ее изменениях на хорошо изученном участке экстраполировать эти данные на участки с близкими инженерно-геологическими условиями. Применение этого метода требует районирования территории с разделением ее на однородные типологические таксоны как по инженерно-геологическим условиям, так и по видам инженерно-хозяйственного воздействия на них.

Согласно схеме районирования в пределах территории исследования было выделено 4 типа инженерно-геологических районов - ИГР 5,8,12,13, отличающихся по геологическому строению, геоморфологии, гидрогеологическим условиям и развитию современных геологических и инженерно-геологических процессов, что создает различные условия для протекания техногенных процессов.

Сложное комплексное воздействие на верхнюю часть литосферы будет осуществляться на всех этапах геологоразведочных работ и при разработке углеводородов, особую опасность оно представляет в районах развития солянокупольных структур. Кроме того, в пределах соляных куполов существуют сложные горно-геологические условия, затрудняющие проводку скважин, что приводит к возрастанию риска возникновения техногенных аварий. В связи с этим, следует учитывать накопившейся опыт борьбы с осложнениями в процессе бурения и эксплуатации скважин на Астраханском своде.

В пределах ИГР в результате разработки месторождения могут возникать депрессионные воронки, изменяться отдельные элементы гидрогеологической системы: пьезометрические напоры, уровни грунтовых вод, химический и газовый составы подземных вод, температуры вод и пород. Эти первичные нарушения приводят, в свою очередь, к изменению градиентов напора, температур, скорости фильтрации и расходов потока. В результате возможны изменения уклонов поверхности подземных напорных вод башкирских отложений, направления их движения, характера взаимосвязи водоносных комплексов. Схема развития негативных инженерно-геологических и геологических процессов под влиянием крупного водоотбора представлена в диссертации, в приложении 31, рис. 39.

_ ] Граиицы ГОр-ОТО 0ТЙ0Д1

Рис. 1. Карта распространения неблагоприятных современных геологических процессов в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волги. (Калашник Ж.В., 2008)

Для всех ИГР наиболее значимыми по масштабу и силе проявлений факторами негативного воздействия на верхнюю часть литосферы будут являться аварийные ситуации, связанные с разливами технологических и пластовых жидкостей, загрязнением поверхностных и подземных вод. В случае аварийных сбросов высокоминерализованных вод на прилегающую местность может произойти засоление почвогрунтов до уровня грунтовых вод, а в

ИГР 5,8 формирование техногенных солончаков. В пределах типов ИГР 12,13, характеризующихся сравнительно близким залеганием грунтовых вод и сложенных с поверхности легко проницаемых пород (пески, легкие и средние супеси) в результате фильтрации с поверхности сильноминерализованные воды могут смыкаться с почвенно-грунтовыми водами, разбавляться и мигрировать на большие расстояния от источника загрязнения.

Нарушение природного состояния гидрогеологических и гидрологических условий может вызвать ряд сопряженных изменений в экологической системе всей Волго-Ахтубинской поймы. Изменение влажности грунтов влечет за собой активизацию процессов экзогенной геодинамики (ИГР 12,13); проявление просадочных явлений в лессовых грунтах (ИГР 5), увеличение коррозионной активности грунтов и их размокание. Прогноз изменения верхней части литосферы в результате повышения уровня грунтовых вод приведен на схеме диссертации в приложении 32, рис. 40. На территориях ИГР 5,8 при производстве земляных работ следует учитывать возможность активизации процессов дефляции и аккумуляции. Урбанизация территории будет способствовать подъему грунтовых вод, уменьшению мощности зоны аэрации, т.е. будут созданы условия для усиления техногенного подтопления территории горного отвода; а в пределах ИГР 12,13 техногенное подтопление будет накладываться на природное, усугубляя этот опасный геологический процесс. Прогноз наиболее вероятных изменений инженерно-геологических условий приведен в диссертации в приложении 33, табл. 35.

На основании составленного прогноза даны рекомендации по снижению техногенного воздействия в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты. Особое место занимает мониторинг верхней части литосферы, который должен базироваться на создании и оборудовании специальной режимной сети и наличии долгосрочной программы. В связи с размещением земельного отвода на затапливаемой паводковыми водами территории Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты необходимо предусмотреть строительство нефтегазовых сооружений на насыпных площадках и дамбах с их обязательным защитным обвалованием, рекомендуется горно-буровые работы проводить в меженный период, исключая период весеннего паводка. В местах возможных утечек и проливов буровых растворов необходимо предусмотреть строительство гидроизоляционных площадок. При размещении площадок буровых в зоне активных эоловых, эрозионных, дефляционных процессов следует категорически исключить беспорядочное движение транспорта и спецгехники вне обустроенных дорог, необходимо увлажнение перемещаемого грунта, применение противоэрозионного озеленения.

3-ое защищаемое положение: при обосновании развития нефтегазового комплекса целесообразно руководствоваться инженерно-геологическим районированием территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга, представленном на карте, отражающей пространственные закономерности ИГУ с учетом прогноза их изменений.

Разработка схемы инженерно-геологического районирования территории по степени сложности инженерно-геологического освоения в целях ее комплексной оценки и использования проводилась на основании схемы, предложенной В.Н. Синяковым и C.B. Кузнецовой (1981г), подробно рассмотренной в главе 1 и 3 диссертации. В целях районирования по характеру необходимой инженерной подготовки и степени пригодности для наземного строительства и размещения инфраструктуры нефтегазового комплекса в пределах выделенных районов ИГР 5,8,12,13 целесообразно выделение участков по микрогеоморфологическим характеристикам, как наиболее динамично изменяющимся компонентам геологической среды (см. рис. 2).

При этом следует отметить, что сформировавшийся современный геоморфологический облик поймы и дельты под влиянием интенсивного промышленного освоения в 60-90 гг. XX века позволяет выделить в отдельные участки территории, возникшие в результате техногенного воздействия, представленные распаханными и обвалованными участками поймы и дельты. В пределах изучаемой территории - это распаханные и обвалованные участки поймы (12 -а) и дельты (13-а). Территории площадок буровых скважин так же представляют собой техногенные формы рельефа в виде насыпных площадок высотой до 2 м. Но незначительные их размеры не позволяют их выделить в отдельный участок. На основе анализа всех выше перечисленных факторов в пределах каждого ИГР были выделены участки с подробной характеристикой инженерно-геологических условий.

Особое внимание уделено описанию современных геологических процессов на выделенном участке. В заключении приводится вывод о степени благоприятности инженерно-геологических условий для целей размещения нефтегазовых сооружений и проведения геологоразведочных работ.

С учетом прогноза развития геологических и инженерно-геологических процессов, рекомендаций к ним и проведенного районирования можно констатировать, что участки, благоприятные для строительства и не требующие предварительной инженерной подготовки в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга, отсутствуют.

Рис. 2. Карта инженерно-геологического районирования южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для строительства объектов нефтегазовой отрасли (Калашник Ж.В., 2008)

Для всех участков необходимо проведение различных инженерных мероприятий, определяющихся неблагоприятными инженерно-геологическими условиями, которые увеличат стоимость строительства. На карте инженерно-геологического районирования южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по объему необходимой инженерной подго-

товки и мероприятий для наземного строительства выделено 2 категории участков:

I. Относительно благоприятные участки - в пределах ИГР 5,8: это участки 5-6 и 8-в-участки, требующие предварительных соответствующих мероприятий, но не затапливаемые поводковыми водами. На карте они выделены желтым цветом. На выделенных участках ИГР 5 объем земляных работ по условиям рельефа будет минимальным, необходимо проведение мероприятий для предотвращения просадочности грунтов. Территория участка ИГР 8 расположена в зоне развития эоловых процессов. Необходимо предусмотреть мероприятия по предотвращению эрозионной и дефляционной опасности, процессов вторичного засоления и техногенного подтопления.

П. Малоблагоприятные участки - это участки, находящиеся в зоне затопления паводковыми водами в пойме р.Волга ИГР 12 и ИГР 13. На карте они выделены голубым цветом. Это связано с особенностями верхней части литосферы поймы и дельты, заключающимися в сложном геологическом и гидрогеологическом строении, сильной расчлененностью рельефа поймы, большой степенью изменчивости гидрологических характеристик поверхностного стока. В меженный период расчлененность поймы и дельты большим количеством крупных и малых водотоков обусловливает активный перенос загрязняющих веществ, образующихся на различных этапах геологоразведочных работ. Помимо ежегодного паводкового подтопления ИГУ строительства на данных участках могут осложняться техногенным подтоплением и повышением уровня грунтовых вод, вторичным засолением грунтов на обвалованных участках, активизацией оползневых и эрозионных процессов и д.р. В связи с этим, при строительстве сооружений в пределах участков, отнесенных к категории малоблагоприятных, рекомендуется проводить инженерные мероприятия по предупреждению вышеперечисленных явлений, а так же необходимо предусмотреть мероприятия по сооружению дамб обвалования, насыпных площадок, облицованных гидроизоляционным покрытием и предусмотреть затраты на создание мониторинговой сети. Необходимо провести оценку экологического риска возникновения и последствий аварийных ситуаций, оценку экологического ущерба и разработать мероприятия и решения, направленные на предупреждение возникновения аварий и локализацию их воздействия. Все вышеперечисленные факторы увеличат затрата на вышеперечисленные работы и стоимость строительства нефтегазовых сооружений в несколько раз.

Однако, малоблагоприятные участки в пределах дельты и поймы р.Волга (ИГР 12,13) различны по своим геоморфологическим условиям, динамики экзогенных процессов, изменениям, произошедшим в результате техногенного воздействия. На основании их анализа в пределах малоблагоприятной территории возможно выделение пригодных, малопригодных, непригодных участков (см. рис. 2)

1. Пригодные - участки, возникшие в результате сельскохозяйственного освоения, спланированные и оконтуренные дамбами и валами (12а-1 и 13-а-1), а так же участки повышенной дельты (13-И-1), которые ещё до регулирования стока волжских вод, в годы с небольшим паводковым расходом оставалась большей частью не залитой водой. После зарегулирования стока площадь, незаливаемая водой, увеличилась и характеризуется широким развитием отмерших ложбин стока и плоскостного стока. Абсолютные отметки поверхности повышенной дельты - минус 21 - 24 м.

2. Малопригодные - это участки, заливающиеся паводковыми водами, на которых активизируются неблагоприятные геологические процессы. Так, на участках крупногривистой поймы (12-Д-2) в период паводка происходит размыв грив, на участках полого- и мелкогривистой поймы (12-е-2) и дельты (13-е-2) у ериков, проток и во временно действующих водотоках наблюдается подмыв и обрушение берегов, а в пониженных участках отмечаются процессы заболачивания, участки плоской поймы (12-Ж-2) характеризуются мощной толщей водонасыщенных песков плывунного типа, что предполагает необходимость дальнейшего комплекса инженерно-геологических исследований для каждого конкретного случая, на участках пониженной дельты (13-3-2) наблюдаются процессы донного и бокового размыва берегов основных водных артерий.

3. Непригодные участки - участки, находящиеся в непрерывном изменении и динамике. Они выделяются в пределах ИГР-12. Это участки прирусловых отмелей, кос и осередков (12"г-3). Формирование их происходит в период спада паводковых вод, которые несут большое количество песчаного материала, образуя вытянутые вдоль берега косы, мощностью до 5м. При строительстве сооружений в пределах участков, отнесенных к категории неблагоприятных, рекомендуется проводить очень сложные и дорогостоящие инженерные мероприятия по подготовке территории, которые могут быть оправданы лишь в исключительных случаях. Т.е необходимо провести мероприятия по предотвращению от затопления в период паводка, предусмотреть дополнительные детальные инженерно-геологические изыскания и рассмотреть вопрос о проектировании сооружений на свайном фундаменте с опиранием свай на коренное ложе р.Волга.

Вся выше перечисленная информация нашла свое отражение на карте инженерно-геологического районирования по степени пригодности для размещения объектов нефтегазовой отрасли. Условные обозначения к карте представлены в форме таблицы, в графах которой выделены категории участков по пригодности для строительства (I, П), характером их закрашивания на карте. В частности, относительно благоприятные для строительства участки показаны желтой гаммой цветов, малоблагоприятные — голубой. Далее в таблице легенщы, приводится описание геологического строения участка, характеристика глубины зале-

гания фунтовых вод от дневной поверхности, геологических процессов и явлений; ожидаемых инженерно-геологических процессов, осложняющих строительство. Как вывод в легенде приводятся рекомендации по подготовке территории для строительства. Информация, содержащаяся в легенде к карте инженерно-геологического районирования, дает возможность сделать предварительную оценку участков и выбрать из них наиболее удобные для конкретного вида строительства.

Заключение

При изучении особенностей изменения ИГУ для обоснования развития нефтегазового комплекса в пределах поймы и дельты р.Волга было выявлено следующее:

-территория поймы и дельты р.Волга является малоблагоприятной для развития нефтегазового комплекса, характеризуется ежегодным затоплением паводковыми водами, высокой активностью новейших тектонических движений, сложными горно-геологическими условиями, усилением процессов эндогенной и экзогенной геодинамики;

-оценка и анализ техногенного воздействия на ИГУ в пределах поймы и дельты р.Волга позволяет утверждать, что наибольшему изменению подвергается рельеф, возникают новые техногенные формы, представленные распаханными и обвалованными участками поймы и дельты, являющиеся пригодными для развития нефтегазового комплекса;

-исследованные пространственные закономерности ИГУ с учетом прогноза их изменений явились основой разработанной карты инженерно-геологического районирования территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли

Основные опубликованные работы по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов кандидатских диссертаций:

1. Калашник, Ж. В. Проблема влияния техногенных факторов на геологическую среду Волго-Ахтубинской поймы в пределах Центрально-Астраханского газоконденсатного месторождения / Ж. В. Калашник // Проблемы региональной экологии. - М. : Изд-во «Камертон», 2008. - № 3. - С. 44-47.

Статьи в сборниках научных трудов, докладах конференций,

других изданиях:

2. Калашник, Ж. В. Геоэкологические проблемы гидросферы связанные с освоением месторождений углеводородного сырья / Ж. В. Калашник // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. -2005. - № 5 (28). - С. 155-158.

3. Калашник, Ж. В. Экологические проблемы водных ресурсов Нижнего Поволжья и влияние их на здоровье населения / Ж. В. Калашник // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. - 2005. - № 6. - С. 195-199.

4. Калашник, Ж. В. Влияние изменения уровня фунтовых вод на инженерно-геологическую обстановку Нижнего Поволжья / Ж. В. Калашник // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. - 2006. - № 6 - С. 171-175.

5. Калашник, Ж. В. Аспекты инженерно-геологического районирования Центрально-Астраханского месторождения / Ж. В. Калашник // Вестник Астраханского гос. техн. ун-та. - 2007. - № 6 (41). - С. 69-73.

6. Калашник, Ж. В Критерии установления оптимального режима работы скважин на Астраханском серогазоконденсатном месторождении / Ж.В. Калашник [ и др.] // Геология и нефтегазоносность Юга России : материалы науч.-практ. конф. Труды Института геологии ДНЦ РАН. - 2008 - №52. - С. 305-308.

7. Калашник, Ж. В Проблемы экологической безопасности геологической среды Волго-Ахтубинской поймы и дельты р.Волги при осуществлении геологоразведочных работ на нефть и газ/ Ж.В. Калашник [ и др.] // Развитие нефтегазовой отрасли юга России: наука, практика, бизнес : матер, науч.-практич. конф. - Ростов-на Дону, 2008. - С.96-100.

Калашиик Жанетта Владимировна

ОЦЕНКА И ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ ЮЖНОЙ ЧАСТИ ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ И СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ДЕЛЬТЫ р. ВОЛГА ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Подписано в печать .формат 60x84/16.

Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Печать плоская.

_Усл.печл. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 61*9_

Информационно-издательский центр Астраханского государственного технического университета. 414025, г.Астрахань, ул.Татищева, 16

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Калашник, Жанетта Владимировна

Введение.

Глава 1 История развития и современное состояние изученности инженерно-геологических условий района работ.

Глава 2 Инженерно-геологические условия и закономерности их формирования в пределах района исследования

2.1. Геологическое строение

2.1.1. Тектоника.

2.1.1.1. Влияния современной геодинамической активности соляно-купольных структур на изменение инженерно-геологических условий.

2.1.2. Литолого-стратиграфическая характеристика.

2.1.2.1. Особенности развития четвертичных отложений.

2.2. Геоморфологическое строение.

2.3. Гидрогеологические условия.

2.4. Климат.

2.5. Общая характеристика, состав и физико-механические свойства грунтов.

2.6. Современные геологические и инженерно-геологические процессы.

Глава 3. Инженерно-геологическое районирование.

3.1. Характеристика инженерно-геологического района 5.

3.2. Характеристика инженерно-геологического района 8.

3.3. Характеристика инженерно-геологического района 12.

3.4. Характеристика инженерно-геологического района 13.

Глава 4. Оценка и анализ изменений инженерно-геологических условий

4.1 Современное состояние верхней части литосферы в результате техногенного воздействия.

4.2 Анализ изменений инженерно-геологических условий.

Глава 5. Прогноз изменения инженерно-геологических условий территории южной части Волго-Ахтубипской поймы и северной части дельты р.Волга для обоснования развития нефтегазового комплекса 5.1. Прогноз изменения инженерно-геологических условий ЦА СГКМ под влиянием природных и техногенных процессов.

5.2. Рекомендации по снижению техногенного воздействия на верхнюю часть литосферы.

5.3. Инженерно-геологическое районирование южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волги по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазового комплекса.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка и прогноз изменения инженерно-геологических условий территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р. Волга для обоснования развития нефтегазового комплекса"

Актуальность проблемы. В условиях рыночной экономики и все возрастающего увеличения потребления углеводородного сырья Волго-Ахтубинская пойма и дельта р.Волга является объектом внимания многих нефтегазовых компаний, ведущих поисково-разведочное бурение.

Открытие в 2006 году в пределах Волго-Ахтубинской поймы Центрально-Астраханского газокопденсатного месторождения подтвердило высокие перспективы нефтегазоносности башкирских отложений, что и послужило началом к новому витку промышленного освоения Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волга.

Особенностью Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волга является разветвленная гидрографическая сеть, слабая литологическая защита комплекса четвертичных отложений. Территория подвержена затоплению весенними паводковыми водами. Кроме того, существует прямая гидравлическая связь первого от поверхности водоносного горизонта с поверхностными водами, что предопределяет уязвимость данного компонента верхней части литосферы. Указанные факторы усложняют проведение инженерно-геологических изысканий и подготовку территории, предназначенной для строительства объектов нефтегазового комплекса.

Пойма является уникальным природным комплексом в полупустынной зоне юга России, испытывающим длительное время техногенное воздействие, связанное с распашкой и мелиорацией земель, использованием их под пастбища. Проведение геологоразведочных работ и связанное с ними развитие нефтегазовой инфраструктуры усилит существующую техногенную нагрузку на приповерхностную часть литосферы. На современном этапе техногенеза инженерно-геологическое обоснование развития нефтегазового комплекса в пределах поймы и дельты р.Волга невозможно без своевременного прогнозирования изменений инженерно-геологических условий. При этом характер техногенного воздействия будет определяться этапами геологоразведочных работ, соответствующим различным стадиям поисков, разведки и эксплуатации месторождений.

В сложившихся условиях актуальным является комплексная оценка инженерно-геологических условий и существующей техногенной нагрузки, а также их изменение, связанное с развитием нефтегазового комплекса, основанное на качественной, своевременной инженерно-геологической информации о состоянии верхней части литосферы Волго-Ахтубинской поймы. Цель и задачи исследований.

Основная цель работы состоит в разработке инженерно-геологического обоснования развития нефтегазового комплекса на основе выявления закономерностей развития современных природных и техногенных процессов в пределах Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р. Волга, оценки и прогноза изменений их инженерно-геологических условий (ИГУ) в результате техногенного воздействия на примере Центрально-Астраханского серогазокондепсатного месторождения.

В соответствии с указанной целью решались следующие задачи: -исследование закономерностей пространственной изменчивости ИГУ Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р. Волга;

-оценка современных ИГУ, сформировавшихся при интенсивном техногенном воздействии;

-анализ и установление закономерностей развития и распространения современных геологических и инженерно-геологических процессов и явлений, измененных в результате техногенных воздействий;

-прогноз изменения инженерно-геологических условий и разработка рекомендаций по инженерно-геологическому обеспечению развития нефтегазового комплекса;

-разработка карты инженерно-геологического районирования территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Научная новизна.

На базе собственных исследований автора и анализа обширных фондовых материалов впервые была проведена комплексная оценка ИГУ южной части Волго-Ахтубипской поймы и северной части дельты р.Волга и ее изменений в результате промышленного освоения за последние 60 лет.

Доказано, что в результате активного техногенного воздействия происходит изменение всех компонентов верхней части литосферы. Особенно уязвимым является приповерхностная часть геологического разреза Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга. При этом геоморфологические условия являются основой как для инженерно-геологической типизации территории, так и для прогноза изменений инженерно-геологических условий приповерхностной части геологической среды при различных видах хозяйственного освоения.

Впервые разработана схема инженерно-геологического районирования территории, на основании которой проведено разделение южной части Вол-го-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волги по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли. Выделение участков на данной схеме велось на основе комплексной оценки, анализа и прогноза изменений инженерно-геологических условий.

Методы исследований.

При выполнении работы использовались методы сравнительного анализа и обобщения, инженерно-геологических аналогий, математической статистики, картографирования, районирования.

Практическая значимость и реализация результатов исследований:

Диссертационная работа является частью научных исследований, проводимых на кафедре геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета в 2002-2008гг.

По результатам исследования территории автором составлены прогнозная схематическая карта развития неблагоприятных геологических процессов и явлений, карта инженерно-геологического районирования территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для возведения объектов нефтегазового комплекса, которые могут использоваться в процессе проектирования и строительства скважин и нефтегазовой инфраструктуры.

На основании выше перечисленных карт возможна разработка проектов региональной планировки территории южной части Волго-Ахтубинской ггоймы и северной части дельты р.Волга для ее дальнейшего хозяйственного освоения с учетом специфики хозяйственной деятельности и развития определенных видов неблагоприятных природных процессов.

Теоретические положения и методические разработки автора используются при чтении лекционных курсов «Инженерная геология», «Гидрогеология» и «Геоэкология» на кафедре геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета (АГТУ).

Фактический материал и личный вклад автора.

Работа выполнена на основании исследований автора, проведенных во время работы в институте «Астрахангипроводхоз» и обучения в аспирантуре па кафедре геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета.

В основу диссертации положены результаты теоретических и практических исследований автора, обобщений литературы по проблемам СевероЗападного Прикаспия (1946г-2008 г.). За время работы в институте «Астрахангипроводхоз» (с 1988 г.), автор принимал участие в инженерно-геологических изысканиях для мелиоративного строительства в пределах Астраханской области, в разработке проектов по предотвращению подтопления г.Астрахани.

В процессе работы над диссертацией автором использован и проанализирован большой объем опубликованной литературы, фондовых материалов институтов «Гидропроект», «Астрахангипроводхоз», «АстраханТИСИЗ», «ВНИИподземгазпром», «АстраханЫИПИгаз», Территориального фонда информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Астраханской области, «НижневолжскТИСИЗ» и др. Изучены колонки сотен буровых скважин, около согни результатов полевого и лабораторного изучения грунтов и подземных вод, многочисленные факты аварий и деформаций зданий и сооружений в пределах территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга.

Также основой для написания данной работы являются материалы исследований состояния геологической среды Волго-Ахтубинской поймы, проводившиеся с 1998 по 2001 год в рамках научного проекта на тему: «Геодинамический мониторинг геологической среды зоны влияния Астраханского серо-газоконденсатного месторождения и Баскунчакского месторождения поваренной соли и гипса»; материалы, полученные при комплексных геоэкологических исследованиях территорий проведения геологоразведочных работ на нефть и газ в пределах Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волга, прово» димых Астраханским отделением РАЕН и кафедрой геологии нефти и газа АГТУ в 1998-2008 гг.

При создании работы были использованы данные производственного мониторинга территории Центрально-Астраханского серогазоконденсатного месторождения (ЦА СГКМ), полученные ФГУ «Астраханским территориальным фондом геологической информации. Специализированной инспекцией аналитического контроля» («Аст-ТФГИ СИАК»), режимных гидрогеологических исследований, проводимых Приволжской гидрогеологической экспедицией, и исследований соляного тектогенеза Астраханского свода, выполненных Астраханской геофизической экспедицией.

Защищаемые положения:

1. Волго-Ахтубинскую пойму и дельту р. Волга следует рассматривать как малоблагоприятную территорию для развития нефтегазового комплекса, со сложными инженерно-геологическими условиями, характеризующуюся ежегодным затоплением паводковыми водами, наличием обильной гидрологической сети, высокой степенью фильтрационных свойств современных аллювиальных отложений, активностью новейших тектонических движений, усилением процессов эндогенной и экзогенной геодинамики.

2. Оценка инженерно-геологических условий и детальное районирование территории по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли.

3. При обосновании развития нефтегазового комплекса целесообразно руководствоваться инженерно-геологическим районированием территории южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга, представленном на карте, отражающей пространственные закономерности ИГУ с учетом прогноза их изменений.

Обоснованность и достоверность научных положений работы подтверждается :

-результатами многолетних (более 10 лет) инженерно-геологических изысканий в пределах территории Астраханской области;

-большим объемом лабораторных работ и опытно-полевых исследований;

- значительным объемом фактического материала;

- применением современных методов теоретических исследований;

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава АГТУ (2005-2008 гг.), Международной научной конференции, посвященной 75-летию АГТУ (2005 г.), па 2-ом Донском нефтегазовом конгрессе (2008 г.).

Публикации.

Основные результаты диссертации содержатся в 7 опубликованных работах, и еще - 2 работы находятся в печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения и заключения; общим объемом 237 страниц: включая 157 страниц основного текста и 65 страниц приложений. Список использованных источников и литературы на 15 страницах состоит из 110 наименований.

Благодарности.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, д.г-м.н., профессору H.H. Гольчиковой за поддержку и помощь при работе над диссертацией. Автор признателен сотрудникам кафедры геологии нефти и газа, в особенности к.г.-м.п., доценту В.В. Кудинову и к.г.-м.н., доценту С.М. Калягину за внимание, критику и ценные советы на всех этапах работы. За консультации в период работы над диссертацией автор благодарит к.г.-м.н., доцента Г.В. Кутлусурпну, заместителя начальника отдела экологического контроля и нормирования ИТЦ ООО «Газпром добыча Астрахань», к. т. н., доцента, главного геофизика Астраханской геофизической экспедиции В.В. Пыхалова.

Автор с благодарностью и уважением вспоминает своих преподавателей по Грозненскому нефтяному институту (ГНИ)- к.г-м.н., доцента Ш.С. Абрамова, к.г-м.н., доцента З.В. Стерленко, к.г-м.н., доцента И.Г. Сазонова, к.т.н. А.И. Масленникова, д.г.-м.н. Б.Г.Вобликова, а так же весь профессор-ско - преподавательский состав кафедры «Гидрогеологии и инженерной геологии» ГНИ, которые заложили интерес к основам научного познания.

Автор искренне признателен руководителям, наставникам и коллегам института «Астрахангипроводхоз» М.Н. Мироедовой, В.В. Гладких, И.П. Степиной, В.А. Калашник, O.A. Какичеву, Л.П. Шавельской, В.А. Чунаеву, И.С. Мельникову, О.Н. Мельниковой, З.П. Четверухиной, Б.Я. Володарскому, B.C. Пухову, В.Н. Рожкову, H.H. Тевилину, Т/Г. Барановой, Ю.П. Николаеву и многим другим за неоценимый опыт практической рабо ты, полученный за время работы в институте.

Особую благодарность автор выражает д.г-м.н., профессору В.Н.Синякову, д.г-м.н., профессору М.А. Шубину, д.г-м.н., профессору A.B. Бочкареву, д.г-м.н., профессору J1.A. Анисимову, д.г-м.н., профессору C.B. Кузнецовой, д.г-м.н., профессору Э.С. Сианисяну которые ознакомились с работой и сделали необходимые замечания.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Калашник, Жанетта Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последнее время, востребованность на мировом рынке углеводородного сырья предопределила большой объем поисково-разведочных работ на территориях обладающих сложными ИГУ и мало пригодными к народнохозяйственному освоению. Данная работа посвящена проблемам обеспечения промышленной и экологической безопасности верхней части литосферы за счет разработки инженерно-геологического обоснования строительства и размещения объектов нефтегазового комплекса на основе выявления закономерностей развития современных природных и техногенных инженерно-геологических процессов в пределах Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга, а так же на основе оценки и прогноза изменений их ИГУ, в результате техногенного воздействия.

Основываясь на личном производственном опыте в сфере инженерно-геологических изысканий в пределах Астраханской области автор попытался наиболее полно спрогнозировать процессы, происходящие при техногенном вмешательстве в развитие верхней части литосферы, которое происходит при осуществлении геологоразведочных работ на нефть и газ. Исследования в пределах верхней части литосферы позволили выделить следующие особенности строительства разведочных скважин и проведения геологоразведочных работ в пределах поймы и дельты р.Волга:

Территорию Волго-Ахтубинской поймы и дельты р.Волга следует рассматривать как территорию с малоблагоприятными ИГУ для проведения геологоразведочных работ на нефть и газ, характеризующуюся ежегодным весенним затоплением паводковыми водами, высокой активностью новейших тектонических движений, сложными горно-геологическими условиями, усилением процессов эндогенной и экзогенной геодинамики. При анализе карты водопроводимости современного аллювиального водоносного горизонта и гидрохимической карты южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга, можно утверждать, что данные водоносные горизонты являются практически незащищенными от техногенного воздействия, что является одним из основных факторов, крайне осложняющих проведение геологоразведочных работ па нефть и газ на рассматриваемой территории.

В работе дана оценка и анализ современных ИГУ, сформировавшихся при интенсивном техногенном воздействии. Данная информация нашла свое отражение на карте распределения техногенной нагрузки. В результате анализа развития и распространения современных геологических и инженерно-геологических процессов и явлений была составлена карта развития неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов.

Пространственные закономерности ИГУ с учетом прогноза техногенных изменений, произошедших в рельефе и геоморфологии территории, явились основой для разработки карты инженерно-геологического районирования южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга по степени пригодности для строительства и размещения объектов неф тегазовой отрасли, где для каждого участка в легенде к карте дана подробная инженерно-геологическая характеристика с учетом прогноза развития ожидаемых неблагоприятных современных геологических процессов, осложняющих строительство, а так же приведены соответствующие рекомендации к ним.

Дальнейшее благополучное и устойчивое развитие верхней части литосферы в пределах южной части Волго-Ахтубинской поймы и северной части дельты р.Волга будет определяться полнотой учета всех ее специфических особенностей ИГУ, прежде всего, гидрогеологических и гидрологических процессов, процессов экзогенной геодинамики и соляного тектогенеза, что возможно в рамках рекомендуемого мониторинга.