Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Прогноз изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при освоении месторождений углеводородов

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Прогноз изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при освоении месторождений углеводородов"

На правах рукописи

Абуталиева Ильмира Растямовна

ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОЛУПУСТЫННЫХ И ПУСТЫННЫХ ТЕРРИТОРИЙ АСТРАХАНСКОГО ПРИКАСПИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Специальность: 25.00.08 - инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 5 МДР Ш

Волгоград-2012

005013892

005013892

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

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, доцент

Гольчикова Надежда Николаевна Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, доцент

Олянский Юрий Иванович, ФГБОУ ВПО «Волго-

Ведущая организация: ООО «Технопроект НВТИСИЗ» г. Волгоград

Защита состоится «29» марта 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ212.026.02 в ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1, ауд. Б-203. Факс: (8442) 969-991

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан февраля 2012 года.

градский государственный архитектурно-строительный университет», профессор кафедры «Гидротехнических и земляных сооружений»

кандидат геолого-минералогических наук

Казаева Светлана Витальевна, ИТЦ ООО «Газпром добыча Астрахань», начальник отдела геолого-геофизического обеспечения Службы разработки месторождений и геолого-промысловых работ

диссертационного совета

Ученый секретарь

Махова С.И.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. На территории Астраханского Прикаспия активно ведутся поисково-разведочные работы на нефть и газ, развиваются нефтегазодобывающая и нефтегазоперерабатывающая отрасли, что приводит к изменению инженерно-геологических условий. Анализ и прогноз возможных изменений инженерно-геологических условий при освоении месторождений углеводородов будет способствовать принятию технологических решений по освоению, в том числе определению мероприятий инженерной защиты объекта строительства и охраны окружающей среды.

Особый интерес при исследовании влияния на инженерно-геологические условия полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия представляет Астраханское серогазоконденсатное месторождение, расположенное на левобережье реки Волги в 60 км от г. Астрахани, где сформировался мощный природно-техногенный комплекс.

Выявленные изменения инженерно-геологических условий исследуемой территорий при освоении Астраханского серогазоконденсатного месторождения (за тридцатилетний период), позволяют сделать качественный прогноз на нефтегазоперспективныс районы с аналогичными инженерно-геологическими условиями, а также своевременно корректировать проектные решения по природоохранной деятельности и по специальной защите производственных объектов.

Целью исследований является изучение инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия, анализ их изменений при освоении месторождений углеводородов с последующей экстраполяцией прогнозов на нефтегазоперспективные районы с аналогичными инженерно-геологическими условиями и выявление пригодности исследуемой территории для размещения объектов нефтегазовой отрасли.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

• анализ современного состояния изученности инженерно-геологических условий исследуемой территории и их изменений при освоении месторождений углеводородов;

• изучение инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия;

• детальное инженерно-геологическое районирование исследуемой территории;

• изучение изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при освоении месторождений углеводородов;

• прогноз изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов;

• районирование полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Научная новизна.

• выделены в пределах инженерно-геологических районов исследуемой территории типы локальных участков на основе фациально-генетических признаков отложений зоны аэрации, что определяет степень пригодности территории и комплекс мероприятий по обеспечению безопасного функционирования, строительства и реконструкции объектов нефтегазовой отрасли;

• дан прогноз возможных изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов;

• выполнено районирование полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия по степени пригодности для размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

¡.Типизация локальных участков в пределах инженерно-геологических районов исследуемой территории проводится на основе фациально-генетических признаков отложений зоны аэрации, что определяет условия строительства (в частности, объектов нефтегазовой отрасли).

2. Основой прогноза техногенных изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при освоении месторождений углеводородов являются закономерности техногенеза в пределах Астраханского серогазоконденсатного месторождения.

3. Трансформация инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов, обосновывается закономерностями преобразования: напряжённого состояния массива горных пород, рельефа, гидрогеологических условий, геодинамической обстановки.

4. Состав, состояние и физико-механические свойства отложений зоны аэрации, а также прогноз их изменений в условиях интенсификации техногенеза при освоении месторождений углеводородов, позволяют выделить инженерно-экологические типы территории по степени пригодности для размещения объектов нефтегазовой отрасли на исследуемой территории. }

Практическая значимость: работа содержит анализ современного, состояния инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия и их трансформации при освоении месторождений углеводородов. Представленное инженерно-геологическое районирование и прогноз изменений инженерно-геологических условий при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов может являться основой для оптимального размещения объектов нефтегазовой отрасли и определяет возможность составления комплексной сис-

темы природоохранных мероприятий геологической среды от неблагоприятного техногенного воздействия нефтегазовой инфраструктуры.

Исходные материалы и личный вклад автора. Основой для создания представленной работы являются материалы научно-исследовательских и проектных институтов (Волго-УралНИПИгаз, АстраханьИТЦ и др.), а также материалы научно-исследовательских работ, выполняемых кафедрой геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета, с участием автора работы, на протяжении последних семи лет. Личные полевые и лабораторные исследования прочностных свойств, деформируемости, устойчивости и водопроницаемости пород, а также развития геологических процессов послужили основой для детализации схемы инженерно-геологического районирования и инженерно-экологической типизации полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (2005-2011 гг.), включая 53 международную научную (2009 г.) и 54 международную отраслевую конференцию, посвященную 80-летию Астраханского государственного технического университета (2010 г.); международной научно-практической конференции «Повышение безопасности энергетических комплексов, эффективности охраны труда и экологичности техологических процессов» (2010 г.); пятой международной научной конференции «Вулканизм, биосфера и экологические проблемы» (2009 г.); первой и во второй научно-практических конференциях «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (2010, 2011 г.г.). Основные положения диссертации опубликованы в 16 статьях, из них 4 статьи по перечню ВАК РФ.

Структура и объём работы.

Общий объем диссертации 135 страниц, содержит 8 таблиц, 13 рисунков и список литературы из 102 источников.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.-м.н., профессору Гольчиковой H.H. за ценные советы и помощь при выполнении работы; к.г.-м.н., доценту Кудинову В.В. за консультации по содержанию работы; к.г,-м.н., доцентам Калягину С.М., Захарчуку В.А., Калашник Ж.В. и всем сотрудникам кафедры геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета за помощь в создании и оформлении диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1 Современное состояние изученности инженерно-геологических условий исследуемой территории и методы исследований её изменений при освоении месторождений углеводородов Изучение геологического строения, геоморфологии и палеогеографии четвертичного периода Астраханского Прикаспия началось в 18 веке. С середины 19 века началось более подробное описание рельефа в связи с составлением топографических карт. Данный аспект освещен в работах K.M. Бэра (1856 г.), С.Н. Никитина (1886 г., 1890 г.), А.П. Павлова (1898 г.).

Исследования в регионе, начавшиеся Палласом, проводились многими выдающимися геологами (Н. Андрусов, П. Православлев, М. Жуков, П. Федоров и др.), которые на основе обильного и разнообразного фактологического материала достоверно реконструировали новейшую историю региона и последовательность слагающих его осадков.

Крупными основательными инженерно-геологическими исследованиями на данной территории явились изыскания института Гидропроект для строительства канала Волго-Дон и Волгоградской ГЭС в 40-50-х годах прошлого столетия. Большой объем работ был выполнен под руководством И. В. Попова по методике составления инженерно-геологических карт разного масштаба. Именно он внес в методику инженерно-геологического картирования литолого-генетический и формационный принципы. Это послужило толчком для разработки карт нового типа, использующих закономерности размещения в земной коре пород, близких по своему составу и свойствам.

В 1951 г. И.В. Поповым и Н.И. Николаевым составлена карта предварительного инженерно-геологического районирования Волго-Уральской части Прикаспийской низменности. На этой карте также выделены регионы, области, районы и подрайоны. Выделение регионов на инженерно-геологических картах И.В. Попов предложил производить по геоструетурному признаку, районов — по геоморфологическому, подрайонов — по геологическому строению и участков — по другим признакам. Этот подход был использован при проведении инженерно-геологического районирования и отражен в 8-томной монографии «Инженерная геология СССР» (1977 - 1978 г.). Но данные схемы были разработаны до областей или уровней регионов второго порядка и требовали дальнейшего изучения и развития.

В 1980г. В.Н. Синяковым и C.B. Кузнецовой была впервые составлена карта инженерно-геологического районирования Нижнего Поволжья в масштабе 1:500000, доведенная до уровня инженерно-геологических районов.

Инженерно-геологическими исследованиями и изучением геоэкологических последствий освоения месторождений углеводородов на современном этапе занимаются В.И. Синяков, C.B. Кузнецова, Н.Н Гольчикова, О.И. Серебряков, Ю.П. Николаев, Ж.В. Калашник и ряд других исследователей.

В процессе работы был проведен анализ фондовых и опубликованных материалов, обобщение результатов исследований кафедры геологии нефти и газа, с участием автора. Эти материалы позволили отследить не только динамику изменения геологической среды под влиянием техногенных воздействий, но и осуществить прогнозирование возможных ее изменений в зависимости от характера и вида техногенного воздействия. В работе автором дается вероятностный (качественное описание возможных изменений) прогноз изменений инженерно-геологических условий при освоении месторождений углеводородов.

Глава 2 Инженерно-геологические условия и нефтегазоносность исследуемой территории

Исследуемая территория расположена в юго-восточной части ВосточноЕвропейской платформы, которая является областью устойчивого длительного

прогибания земной коры и накопления большой мощности осадочного чехла до 13 км. К настоящему времени на описываемой территории вскрыты и изучены отложения палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста. Наличие на исследуемой территории значительной толщи галогенных образований нижнепермского возраста обусловило выделение двух структурных этажей: под-солевого и надсолевого.

В соответствие с данными Астраханской геофизической экспедиции, в настоящее время, в пределах территории исследования, прослеживаются области современной активности развития соляно-купольных структур. В настоящее время продолжают свое развитие следующие соляные купола: Харабалинский, западно-Кордонный, северо-Кордонный, Саркызский, Хоктинский, Вольнен-ский и др. Особо следует упомянуть Баскунчакский соляной массив, который сохраняет свою активность и в настоящее время. По результатам повторного нивелирования поверхности отмечается ее поднятие с интенсивностью до 1,3 мм/год. Подъем соляных структур сопровождаются разломами. Наиболее опасны активные разломы, которые продолжают развиваться в позднечетвертичное-голоценовое время. К сожалению, активность разломов изучена крайне слабо. Во многом это объясняется тем, что подавляющее число соляных куполов При-каспия и сопровождающие их разломы перекрыты мощным чехлом молодых морских и континентальных отложений, маскирующих признаки их активности.

В геоморфологическом отношении в пределах Астраханского Прикаспия выделяются аккумулятивные и денудационные равнины. Аккумулятивная равнина занимает большую часть исследуемой территории, подразделяется на морскую, эоловую и аллювиальную. Денудационная равнина располагается в северо-восточной части Астраханского Прикаспия, в районе озера Баскунчак.

Гидрогеологической особенностью исследуемой территории является наличие двух гидрогеологических комплексов (надсолевого и подсолевого), разделенных мощным водоупором (толщей соли). Данные комплексы представляют собой самостоятельные водонапорные системы, отличающиеся

как гидродинамическим режимом, так и особенностями гидрохимии подземных вод.

Климатические условия резко-континентальные. В целом характеризуются преимущественно антициклоническим характером циркуляции атмосферы со значительными амплитудами суточных и сезонных изменений температуры воздуха, малым количеством осадков и большой испаряемостью, неравномерным распределением по сезонам количества выпадающих осадков. Эти особенности определили превалирующие рельефообразующие процессы: дефляцию и физическое выветривание.

Приповерхностный массив сложен толщей морских и континентальных плиоцен-четвертичных отложений, относящихся к классу дисперсных грунтов. Они представлены глинистыми и песчаными породами. Глины хвалынские наиболее дисперсные. Хазарские глины, подобно хвалынским, являются набу-хающе-усадочными. Бакинские глины обладают более высокой пластичностью, пористостью и влажностью, по сравнению с хазарскими. Бакинские глины являются набухающими, в результате чего их прочность снижается. Апшеронские глины вследствие большей литификации менее увлажнены, пористые, показатели механических свойств несколько выше, хотя и не намного, чем у бакинских глин. Песчаные породы представлены отложениями нескольких генетических типов: морскими, эоловыми, аллювиальными, которые характеризуются сходным минералогическим составом. Морские песчаные отложения плейстоцена и голоцена представлены преимущественно мелкими и пылеватыми разностями. Эоловые отложения, образованные преимущественно на верхнехва-лынском песчаном субстрате, представлены в основном мелкими песками. Кроме того, встречаются и пылеватые разности. На участках котловин выдувания, глубина которых достигла уровня высокоминерализованных грунтовых вод, пески засолены и образуются солончаки.

В пределах полупустынных и пустынных районов Астраханского Прикас-пия наиболее распространены эоловые процессы, плоскостной смыв, засоление, карстовые процессы. В центральной и южной частях Астраханского Прикаспия,

по обе стороны от Волго-Ахтубинской поймы широкое распространение получили эоловые процессы. В условиях аридного климата и под воздействием выветривания сформировались бугристо-грядовые закреплённые, полузакреплённые пески, барханы, котловины выдувания. В окрестностях озера Баскунчак развиты карстовые процессы, закарстованость неравномерна. Карстовый рельеф состоит из поверхностных и подземных карстовых форм. Сухой и жаркий континентальный климат на исследуемой территории способствует образованию на поверхности участков с неглубоким залеганием грунтовых вод солончаков и солевых корок.

В подсолевом мегакомплексе отложений выделяются и прогнозируются следующие нефтегазоносные комплексы: эйфельско-нижнефранский, преимущественно терригенный; среднефранско-нижневизейский карбонатный; сред-невизейский терригенный, верхневизейско-нижнебашкирский карбонатный, верхнебашкирско-нижнемосковский терригенный; верхневизейско-московский карбонатный; верхнемосковско-кунгурский карбонатно-сульфатно-соленосный; верхнекаменноугольно-нижнепермский терригенно-карбонатный; нижнепермский терригенный. В надсолевых отложениях выделяются: верхнепермско-триасовый, среднеюрский, нижнемеловой терригенные нефтегазоносные комплексы.

Таким образом, территория Астраханского Прикаспия характеризуется сложным геологическим строением, что определяется наличием соляных структур, которая привела к обособлению осадочного чехла на надсолевые и подсолевые комплексы, и нашла отражение в современном рельефе. Так, в равнинном рельефе Астраханского Прикаспия положительные соляные структуры чаще всего находят свое отражение в виде повышенных участков, а отрицательные структуры - понижений земной поверхности. В пределах территории исследования, прослеживаются области современной активности развития со-ляно-купольных структур. Тектонические движения соляных структур играют важную роль в комплексе геологических процессов. Они влияют на активизацию геологических процессов и явлений надсолевого комплекса. Из специ-

фических грунтов на рассматриваемой территорииразвиты просадочные, набухающие и слабые грунты. Песчаный грунт № неглубокий уровень залегания грунтовых вод, определяют распространение дефляционных процессов, засоление. Карст в Астраханском Прикаспии связан- с гипсами кунгурского яруса нижней перми, приуроченными к кепроку соляно-купольной структуры в районе оз. Баскунчак. Основные перспективы- нефтегазоносности Астраханского Прикаспия связаны с подсолевыми, отложениями. По флюидному составу в пределах Астраханского Прикаспия выделено три типа месторождений: серога-зоконденсатные, газовые« неф,тяные.

Глава 3 Детальное инженерно-геологическое районирование полупустынных И пустынных территории Астраханского Прикаспия

В основу инженерно-геологической типизации исследуемой территории принята схема, разработанная В.Н. Синяковым и C.B. Кузнецовой (1981 г.), которая детализирована и дополнена H.tt Гольчиковой и И.Р. Абуталиевой в соответствии с новыми данными-инженерно-геологических исследований за последние годы.

В пределах инженерно-геологических районов исходя из литологической изменчивости покровных отложений' автором выделены различные типы локальных участков (рис. 1):

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и линзами глин, суглинков, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые. Подстилаются с поверхности маломощными связанными грунтами;

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и линзами глин, суглинков, слабосжимаемые,, не влагоёмкие, хорошо проницаемые. Подстилаются глинам» среднесжимаемыми, влагоёмкими весьма малой-средней проницаемости- в зоне аэрации- слабонабухающими;

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и- линзами глин, суглинков, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и линзами глин, суглинков, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые. Подстилаются глинами и суглинками среднесжимаемыми;

Уровень залегания 'рунтовык вод. м.

Условные обозначения

1.2.3...- инженерно-геологические районы д і грант» инженерно-геологических районов

_. граница типов локальных инженерно-геолоо«вских участков Лиюпогичвские разности отложений зоны аэрации

1 тип-Пески разноэернистые

■ Отели рл»юяднис!ыв с гэмдоя и проело««* ((ЯМ. супмии. С "вмскносіи імломоша»« апаш« <рр

-. Ляам рюедямклек с іигааиг г просто»« свимл ір,т* ГУметкпаи»*« тли** «

2 тип-Песни пылеватыв

■ ФУМ'О*

И С1'пт*0*

Щ [>О»>Ъ.лмати

3 тип-Суглинки

Срі»»«* тими супво- с Шниии * гцюсяо««* пвсм

4 тип-Супеси

Рис. 1. Карта-схема литологические разности отложений зоны аэрации полупустынных и пустынных территории Астраханского Прикаспия (составила Абуталиева И.Р., 2011 г.)

• участки распространения песков пылеватых, с прослоями и линзами глин, суглинков, супесей, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения песков пылеватых, с прослоями связанных грунтов, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения песков пылеватых, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения супесей, суглинков, глин с прослоями и линзами песка, среднесжимаемые, влагоёмкие, среднепроницаемые и проницаемые, просадочные, глины слабонабухающие. Подстилаются песками пылеватыми, слабосжимаемыми, хорошо проницаемыми, не влагоемкими;

• участки распространения покровных суглинков, глин, супесей с линзами, гнёздами и прослоями песка, среднесжимаемые, влагоёмкие, слабопроницаемые с - прослоями проницаемых, пластичные. Пески разнозернис/ые слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения глин с прослоями песка, пески разнозернистые слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые.

Физико-механические свойства грунтов определяют прочность (устойчивость) и деформируемость массивов грунтов, в том числе слагающих основания инженерных сооружений, что определяет степень пригодности для размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Глава 4 Изменения инженерно-геологических условий и районирование полупустынных и пустынных территории Астраханского Прикаспия для обоснования развития нефтегазового комплекса Система контроля за изменениями земной поверхности и состоянием массива горных пород при разработке Астраханского серогазоконденсатного месторождения функционирует с 2003 года. В целом, анализируя результаты наблюдений, выполненных в 2003-2010 гг. можно утверждать, что на территории Астраханского серогазоконденсатного месторождения не выявлено интенсивных деформаций земной поверхности, вызванных с разработкой залежи и дающих основание для опасения за целостность и безопасность эксплуатации промысловых объектов, в том числе Астраханского газоперерабатывающего завода.

Для хранения газа; конденсата и продуктов их переработки в 1980-84 гг. на Астраханском газовом комплексе были сооружены 15 подземных ёмкостей ме-

тодом подземных ядерных взрывов. Начальный объём каждой ёмкости составил 25-30 тыс.м3. Ещё в 1986 году при обследовании ёмкостей была выявлена тенденция к прогрессирующему уменьшению их объёмов до 30-40% от начального. В 1989 году незаполненные углеводородами подземные ёмкости утратили свои проектные объёмы. Образовались зоны разуплотнения соленосных толщ.

Максимальное воздействие на рельеф было при создании объектов Астраханского газового комплекса, прямыми последствиями для литогенной основы явилось перемещение значительных масс грунта с соответствующим изменением рельефа, связанным с сооружением различного рода насыпей, отвалов при создании котлованов под фундаменты и водоемы сезонного регулирования стоков.

Данные получаемые по сети скважин, свидетельствуют об изменениях в гидродинамическом и гидрохимическом режимах грунтовых вод. Уровень грунтовых вод до строительства завода был вскрыт скважинами на глубинах 2,3 - 7,6 м (1981 -1982) в диапазоне абсолютных отметок минус 21,82-24,02 м, минерализация составляла 1,7 - 45,6 г/л. В период строительства завода грунтовые воды были вскрыты на глубинах 2,0-5,9 м в пределах абсолютных отметок от минус 21,65 до минус 23,55 м (по состоянию 11-1У месяцев 1986 г). По сравнению с февралем 1984 г положение уровня грунтовых вод стало на 0,5 м выше, минерализация возросла до 12,8 -49,4 г/л. В октябре 1987 г уровень воды на территории завода находился на отметке -19,0 м, а в ноябре 1988 г. на вершине сформировавшегося купола он имел отметку -18,0 м. Сформировавшиеся под территорией завода «купол» из природных и техногенных вод вызвало повышение уровня грунтовых вод. По химическом составу воды хва-лынских отложений до строительства завода характеризовались пестрой минерализацией без особых проявлений закономерностей ее изменения в плане. Общая минерализация составляла от 1,7 до 45,6 г/л (1984г.). Более поздние исследования (2010 г.) показали, что в водах количество сухого остатка увеличилось (12,8 - 49,4 г/л) и они являются слабоагрессивными по содержанию сульфат-иона (5549 -3093 мг /л) для сульфатостойких цементов, среднеагрессивными по

содержанию иона магния и среднеагрессивными по общему количеству солей для бетона.

Создание и само функционирование промышленных объектов Астраханского газового комплекса привело к активизации многих геологических процессы и явления. С 1980 г. возникла проблема опустынивания территории. Строительные работы увеличили опустынивание до 25-30%. В настоящее время на территории месторождения произошло закрепление песков. Неблагоприятными процессами на данной территории в настоящее время является не только дефляция, но и засоление и заболачивание грунтов в результате повышения уровня грунтовых вод.

Прогноз изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при освоении месторождений углеводородов осуществлен в форме качественного метода (метода инженерно-геологической аналогии). При соответствующих инженерно-геологических условиях применение метода инженерно-геологической аналогии позволяет выявить на натурной модели (на примере Астраханского серога-зоконденсатного месторождения) изменения, которые могут произойти на исследуемой территории, при аналогичной техногенной деятельности.

Согласно результатам многолетних исследований территории Астраханского серогазоконденсатного месторождения, при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов на исследуемой территории предполагается: возрастание сейсмичности вследствие нарушения естественного напряжения пород; активизацию геологических процессов; изменение физических и химических показателей компонентов геологической среды.

Наиболее вероятные изменения инженерно-геологических условий исследуемой территории при освоении месторождений углеводородов представлено в табл. 1.

Таким образом, увеличение техногенного воздействия связанного с освоением месторождений углеводородов возможно приведёт к изменению состоя-

ния компонентов геологической среды и повлияет на геоэкологическую обстановку территорий.

Таблица 1

Возможные изменения инженерно-геологических условий при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов

Тип инженерно-геологического района и названия месторождений Изменения в массиве горных пород Изменения рельефа Изменения гидро геологических условий Изменения reo динамической обстановки. Новые инженерно-геологические процессы

ИГР 1 (Бугринское, Северо-Шаджинское, Верблюжье) Оседание массивов горных пород техногенные землетрясения, активизация разломов Образование техногенных форм рельефа: насыпей, выемок, дорог, полей фильтрации и др. Подъём уровш грунтовых вод изменение химического состава и загрязнение подземных вод Подтопление, заболачивание, набухание глин, оползни, опустынивание

ИГР 2 (Западно- Астраханское) То же деградация рельефообразую щего песчаного массива То же образование эоловых песчаных форк рельефа То же То же

ИГРЗ (Астраханское, Бешкульское) Тоже Деградация рельефообразую щего песчаного массива, рост солончаков То же образование эоловых песчаных форм рельефа Тоже То же

ИГР 4 То же карст, денудация То же карстовые формы рельефа, эоловые процессы Тоже То же

ИГР 7 (Промысловское) То же То же эоловые процессы, эрозия, осолонение озер, рост солончаков То же Тоже

На основании учёта литологического состава поверхностных отложений

произведено районирование полупустынных и пустынных территории Астраханского Прикаспия по степени пригодности для размещения объектов

нефтегазовой отрасли. Физико-механические свойства грунтов определяют прочность (устойчивость) и деформируемость массивов грунтов, в том числе слагающих основания инженерных сооружений, а также защищенность территории от загрязнения, выделены следующие инженерно-экологические типы (рис. 2):

1. К территориям с неблагоприятными условиями относятся участки сложенные песками при отсутствии водоупорных глинистых пород, перекрывающих водоносные горизонты. Относятся следующие типы локальных участков:

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и линзами глин, суглинков, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые. Подстилаются с поверхности маломощными связанными грунтами;

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и линзами глин, суглинков, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые. Подстилаются глинами среднесжимаемыми, влагоёмкими весьма малой-средней проницаемости в зоне аэрации слабонабухающими;

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и линзами глин, суглинков, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения песков разнозернистых с прослоями и линзами глин, суглинков, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые. Подстилаются глинами и суглинками среднесжимаемыми;

• участки распространения песков пылеватых, с прослоями и линзами глин, суглинков, супесей, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения песков пылеватых, с прослоями связанных грунтов, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые;

• участки распространения песков пылеватых, слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые.

2. К территориям с малоблагоприятными условиями относятся следующие участки:

• участки распространения супесей, суглинков, глин с прослоями и линзами песка, среднесжимаемые, влагоёмкие, среднепроницаемые и проницаемые, просадочные, глины слабонабухающие. Подстилаются песками пылеватыми, слабосжимаемыми, хорошо проницаемыми, не влагоемкими.

Условные обозначения

1.2.3...- инженерно-геопогическио районы

пр-просадка суф-суффозионные

Уровень

Рис. 2. Карта-схема инженерно-экологические условия полупустынных и пустынных территории Астраханского Прикаспия (Составила Абуталиева И.Р., 2011 г)

3. К территориям с относительно благоприятными условиями относятся участки с наличием водоупорных отложений. Здесь выделены следующие типы локальных участков:

• участки распространения покровных суглинков, глин, супесей с линзами, гнёздами и прослоями песка, среднесжимаемые, влагоёмкие,

слабопроницаемые с прослоями проницаемых, пластичные. Пески разнозернистые слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые; • участки распространения глин с прослоями песка, пески разнозернистые слабосжимаемые, не влагоёмкие, хорошо проницаемые.

Грунтовые воды бказывают влияние на структуру, физическое состояние и податливость грунтов. Изменение уровня грунтовых вод после возведения сооружения может резко понизить прочность основания и вызвать серьезные деформации сооружения в следующих случаях:

а) при наличии в грунте легкорастворимых в воде веществ грунт с течением времени может резко изменить свои свойства и разрушиться;

б) при расположении сооружения на мелких и пылеватых рыхлых песках, которые под давлением текут вместе с водой. Если грунтовые воды имеют выход на поверхность (например, в месте резкого изменения рельефа, при отрытии котлована или шурфа и т. д.), возникает опасность выноса частиц грунта из-под проектируемого сооружения или из-под зданий, расположенных рядом с котлованом.

Особую опасность для< безаварийной эксплуатации существующих и проектируемых объектов: нефтегазовой отрасли представляют участки совместного проявления нескольких геологических процессов.

Преобладание фракции-песка и крупной пыли в инженерно-геологическом районе 3, обусловливает его как дефляционно-опасные. Поэтому при строительных работах в пределах современных эоловых отложений необходимо предусмотреть мероприятия по предотвращению дефляционной опасности, недопустимости: процессов вторичного засоления и техногенного подтопления.

Неблагоприятными геологическими процессами, распространенными в пределах 1. инженерно'геологического района являются дефляция* просадочные явления, развитие участков плоскостного стока; При активном освоении месторождений' углеводородов возможно развитие массивов незакрепленных песков.

В инженерно-геологическом районе 4 имеются залежи углеводородного сырья, однако к разработке подготовлено лишь Верблюжье месторождение нефти, остальные не осваиваются. Все месторождения надсолевого комплекса приурочены к соляным куполам (Бугринское, Шаджинское и др.), вследствие чего развиты карстовые процессы и купола часто разбиты системой тектонических нарушений на ряд блоков (Верблюжий купол).

Неблагоприятными геологическими процессами в инженерно-геологическом районе 2 являются дефляция, просадочные явления, развитие участков плоскостного стока, склоновые процессы.

Неблагоприятными геологическими процессами, распространенными в пределах 7 инженерно-геологического района являются эрозия, развитие участков плоскостного стока, склоновые процессы, формирование делювиальных отложений.

В связи с тем, грунтовые воды на исследуемой территории залегают на очень небольшой глубине, и их естественная защита от техногенного загрязнения практически отсутствует, это не приемлемо для размещения токсичных нефтегазовых сооружений, шламовых амбаров, выгребов, площадок под установку технологического оборудования.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

1. Соляные структуры - ярчайшая особенность исследуемой территории, которая не только привела к обособлению осадочного чехла на надсолевые и подсо-левые комплексы, но и нашла отражение и в современном рельефе. Наиболее возвышенные участки рельефа исследуемой территории (г. Большое Богдо -149,6 м) приурочены к соляным куполам. Отрицательные соляные структуры Астраханского Прикаспия выражены в рельефе в виде соляных озер. К наиболее крупным из них относится котловина озера Баскунчак.

2. Из специфических грунтов на рассматриваемой территории развиты просадочные, набухающие и слабые грунты. К набухающим грунтам отнесены хва-

лынские глины на участках положительных структур. Данные глины сильно набухают, в отличие от глин, в глубоких межкупольных депрессиях, у которых могут набухать верхние подсушенные слои, расположенные выше уровня грунтовых вод. Хазарские и бакинские глины, подобно хвалынским, являются набу-хающее-усадочными. К слабым грунтам относятся морские песчаные отложения плейстоцена и голоцена представлены преимущественно мелкими и пыле-ватыми разностями. Верхне- и нижнехвалынские мелкие пески имеют коэффициент пористости 0,773, а пылеватые - 0,816. Засоленные грунты на исследуемой территории представляют локальные участки. Так, верхне- и нижнехва-лынских пески на участках котловин выдувания, глубина которых достигла уровня высокоминерализованных грунтовых вод, засолены и образуют солончаки.

3. В пределах инженерно-геологических районов исходя из литологической изменчивости покровных отложений выделены различные типы локальных участков распространения песков разнозернистых, песков пылеватых, супесей, суглинков и глин. Физико-механические свойства грунтов определяют прочность (устойчивость) и деформируемость массивов грунтов, в том числе слагающих основания инженерных сооружений, а также защищенность территории от загрязнения.

4. В пределах территории Астраханского серогазоконденсатного месторождения наблюдаются геодинамические изменения в массивах горных пород связанные с извлечением флюидов; в результате строительства наземных сооружений произошла планация рельефа; наблюдается повышение уровня залегания грунтовых вод и активизация геологических процессов. Неблагоприятными процессами на данной территории в настоящее время является не только дефляция, но и засоление и заболачивание грунтов в ходе повышения уровня грунтовых вод.

5. Метод инженерно-геологической аналогии позволил установить на основе натурной модели (на примере Астраханского серогазоконденсатного месторождения) возможные изменения инженерно-геологических условий полупус-

тынных и пустынных территории Астраханского Прикаспия, при аналогичной техногенной деятельности.

6. Интегральная оценка литолого-фациальных особенностей отложений зоны

аэрации позволила составить карту по степени пригодности для строительства

и размещения объектов нефтегазовой отрасли в пределах полупустынных и

пустынных территории Астраханского Прикаспия.

Работы, опубликованные в рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Абуталиева И. Р. Влияние нефте- и газодобычи на геологическую среду // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2005. №5 (28). С. 159-161.

2. Абуталиева И. Р. Экологические аспекты охраны природной среды в условиях влияния нефтегазового комплекса на территории Астраханской области // Вестник Астраханского государственного технического университета.

2006. №6 (35). С. 191 - 195.

3. Абуталиева И. Р. Влияние добычи углеводородов на почвенный покров пустынной зоны Нижнего Поволжья // Проблемы региональной экологии. 2009. №2. С.42-45.

4. Гольчикова Н. Н., Абуталиева И. Р. Инженерно-геологические и геоэкологические особенности освоения углеводородных месторождений Астраханского Прикаспия // Проблемы региональной экологии. 2010. №6. С. 29 - 34.

Работы, опубликованные в других изданиях и журналах:

5. Гольчикова Н. Н„ Абуталиева И. Р. Барханы // Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань, 2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 23.

6. Калягин С. М, Абуталиева И. Р. Газовое месторождение «Бешкунское» // Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань,

2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 68.

7. Гольчикова Н. Н., Абуталиева И. Р. Газовое месторождение «Бугрин-ское» // Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань, 2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 68.

8. Гольчикова Н. #., Абуталиева И. Р. Котловины выдувания // Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань, 2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 149.

9. Пыхалов В. В., Абуталиева И. Р. Кряж Карпинского // Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань, 2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 159.

10. Гольчикова Н. Н., Абуталиева И. Р. Равнина эоловая // Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань, 2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 282.

11. Калягин С. M, Абуталиева И. Р. Северо-Шаджинское газовое месторождение II Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань, 2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 310.

12. Голъчикова H. Н., Абуталиева И. Р. Солончаки, соленые озера // Астраханская энциклопедия: в 3 т. / Редкол.: А. А. Жилкин [и др.]. Астрахань, 2007. Т.1. Природа: А-Я. С. 326.

13. Гольчикова H. Н., Абуталиева И. Р. Пути оптимизации экологической безопасности недропользования при освоении месторождений углеводородов Северо-Западного Прикаспия и сопредельных регионов // Пятая международная научная конференция «Вулканизм, биосфера и экологические проблемы»: сб. материалов. Майкоп; Туапсе, 2009 . С. 203.

14. Абуталиева И. Р. Геоэкологические аспекты освоения углеводородных месторождений с высоким содержанием кислых газов (на примере Астраханского Прикаспия) // Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа: материалы I научно-практической конференции. Астрахань, 2010. С. 25-26.

15. Абуталиева И. Р., Исакова В. В. Изменение состояния геосистем Астраханского Прикаспия в результате освоения газоконденсатных месторождений // Международная научно-практическая конференция «Повышение безопасности энергетических комплексов, эффективность охраны труда и экологичности технологических процессов», посвященная 50-летию кафедры «Безопасность жизнедеятельности и гидромеханика» АГТУ (21 апреля 2010 г.): сб. материалов. Астрахань, 2010. С. 152 -155.

16. Абуталиева И. Р., Исакова В. В. Освоение газоконденсатных месторождений как фактор изменения геосистем Астраханского Прикаспия // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2010. №2 (50). С. 7-12.

АБУТАЛИЕВА ИЛЬМИРА РАСТЯМОВНА

ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОЛУПУСТЫННЫХ И ПУСТЫННЫХ ТЕРРИТОРИЙ АСТРАХАНСКОГО ПРИКАСПИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Подписано в печать 21.02.12 г. Тираж 100 экз. Заказ № 141 Типография ФГБОУ ВПО «АГТУ», тел. 61-45-23 г. Астрахань, Татищева 16ж.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Абуталиева, Ильмира Растямовна, Астрахань

61 12-4/98

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет»

Абуталиева Ильмира Растямовна

ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЙ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОЛУПУСТЫННЫХ И ПУСТЫННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

АСТРАХАНСКОГО ПРИКАСПИЯ

ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ Специальность: 25.00.08 - инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, доцент Гольчикова Надежда Николаевна

Астрахань - 2011

На правах рукописи

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЕЕ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ 9

1.1. Современное состояние изученности инженерно-

9

геологических условии

1.2. Методы исследований изменений инженерно-геологических условий при освоении месторождений

14

углеводородов

2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ 18

2.1. Литолого-стратиграфическая характеристика 18

2.2. Тектоническое строение и современная геодинамическая активность соляно-купольных структур 31

2.3. Геоморфологическое строение 36

2.4. Гидрогеологические условия 43

2.5. Климат 52

2.6. Состав и физико-механические свойства грунтов 54

2.7. Современные геологические процессы и явления

2.8. Нефтегазоносность

3. ДЕТАЛЬНОЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ПОЛУПУСТЫННЫХ И ПУСТЫННЫХ ТЕРРИТОРИЙ АСТРАХАНСКОГО ПРИКАСПИЯ 72

4. ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И РАЙОНИРОВАНИЕ ПОЛУПУСТЫННЫХ И ПУСТЫННЫХ

63 67

ТЕРРИТОРИЙ АСТРАХАНСКОГО ПРИКАСПИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОВОГО 94

КОМПЛЕКСА

4.1. Анализ изменений инженерно-геологических условий исследуемой территории при освоении месторояедений углеводородов (на примере Астраханского серогазоконденсатного месторождения) 94

4.2. Прогноз изменений инженерно-геологических условий исследуемой территории при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений

1 АО

углеводородов 1ио

4.3. Районирование исследуемой территории по степени пригодности для строительства и размещения объектов

1 1 7

нефтегазовой отрасли 1

ВЫВОДЫ 123

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 125

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. На территории Астраханского Прикаспия активно ведутся поисково-разведочные работы на нефть и газ, развиваются нефтегазодобывающая и нефтегазоперерабатывающая отрасли, что приводит к изменению инженерно-геологических условий. Анализ и прогноз возможных изменений инженерно-геологических условий при освоении месторождений углеводородов будет способствовать принятию технологических решений по освоению, в том числе определению мероприятий инженерной защиты объекта строительства и охраны

окружающей среды.

Особый интерес при исследовании влияния на инженерно-геологические условия полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия представляет Астраханское

серогазоконденсатное месторождение, расположенное на левобережье реки Волги , в 60 км от г. Астрахани, где сформировался мощный природно-

техногенный комплекс.

Выявленные изменения инженерно-геологических условий исследуемой территорий при освоении Астраханского серогазоконденсатного месторождения (за тридцатилетний период), позволяют сделать качественный прогноз на нефтегазоперспективные районы с аналогичными инженерно-геологическими условиями, а также своевременно корректировать проектные решения по природоохранной деятельности и по специальной защите производственных объектов.

Целью исследований является изучение инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия, анализ их изменений при освоении месторождений углеводородов с последующей экстраполяцией прогнозов на нефтегазоперспективные районы с аналогичными инженерно-

геологическими условиями и выявление пригодности исследуемой территории для размещения объектов нефтегазовой отрасли.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. анализ современного состояния изученности инженерно-геологических условий исследуемой территории и их изменений при освоении месторождений углеводородов;

2. изучение инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия;

3. детальное инженерно-геологическое районирование исследуемой территории;

4. изучение изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при освоении месторождений углеводородов;

5. прогноз изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов;

6. районирование полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия по степени пригодности для строительства и размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Научная новизна.

• выделены в пределах инженерно-геологических районов исследуемой территории типы локальных участков на основе фациально-генетических признаков отложений зоны аэрации, что определяет степень пригодности территории и комплекс мероприятий по обеспечению безопасного функционирования, строительства и реконструкции объектов нефтегазовой отрасли;

• дан прогноз возможных изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов;

• выполнено районирование полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия по степени пригодности для размещения объектов нефтегазовой отрасли.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Типизация локальных участков в пределах инженерно-геологических районов исследуемой территории проводится на основе фациально-генетических признаков отложений зоны аэрации, что определяет условия строительства (в частности, объектов нефтегазовой отрасли).

2. Основой прогноза техногенных изменений инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при освоении месторождений углеводородов являются закономерности техногенеза в пределах Астраханского серогазоконденсатного месторождения.

3. Трансформация инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов, обосновывается закономерностями преобразования: напряжённого состояния массива горных пород, рельефа, гидрогеологических условий, геодинамической обстановки.

4. Состав, состояние и физико-механические свойства отложений зоны аэрации, а также прогноз их изменений в условиях интенсификации техногенеза при освоении месторождений углеводородов, позволяют выделить инженерно-экологические типы территории по степени пригодности для размещения объектов нефтегазовой отрасли на исследуемой территории.

Практическая значимость: работа содержит анализ современного состояния инженерно-геологических условий полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия и их трансформации при освоении месторождений углеводородов. Представленное инженерно-геологическое районирование и прогноз изменений инженерно-геологических условий при дальнейшей интенсификации техногенной деятельности по освоению месторождений углеводородов может являться основой для оптимального размещения объектов нефтегазовой отрасли и определяет возможность составления комплексной системы природоохранных мероприятий геологической среды от неблагоприятного техногенного воздействия нефтегазовой инфраструктуры.

Исходные материалы и личный вклад автора. Основой для создания представленной работы являются материалы научно-исследовательских и проектных институтов (Волго-УралНИПИгаз, АстраханьИТЦ и др.), а также материалы научно-исследовательских работ, выполняемых кафедрой геологии нефти и газа Астраханского государственного технического университета, с участием автора работы, на протяжении последних семи лет. Личные полевые и лабораторные исследования прочностных свойств, деформируемости, устойчивости и водопроницаемости пород, а также развития геологических процессов послужили основой для детализации схемы инженерно-геологического районирования и инженерно-экологической типизации полупустынных и пустынных территорий Астраханского Прикаспия.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (2005-2011 гг.), включая 53 международную научную (2009 г.) и 54 международную отраслевую конференцию, посвященную 80-летию Астраханского государственного технического

университета (2010 г.); международной научно-практической конференции «Повышение безопасности энергетических комплексов, эффективности охраны труда и экологичности техологических процессов» (2010 г.); пятой международной научной конференции «Вулканизм, биосфера и экологические проблемы» (2009 г.); первой и во второй научно-практических конференциях «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа» (2010, 2011 г.г.). Основные положения диссертации опубликованы в 16 статьях, из них 4 статьи по перечню ВАК РФ.

Структура и объём работы. Общий объем диссертации 135 страниц, содержит 8 таблиц, 13 рисунков и список литературы из 102 источников.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.г.-м.н., профессору Гольчиковой H.H. за ценные советы и помощь при выполнении работы; к.г.-м.н., доценту Кудинову В.В. за консультации по содержанию работы; к.г.-м.н., доцентам Калягину С.М., Захарчуку В.А., Калашник Ж.В. и всем сотрудникам кафедры геологии нефти и газа АГТУ за помощь в создании и оформлении диссертации.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЕЁ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ

1.1. Современное состояние изученности инженерно-геологических условий

В истории исследований геологической среды Астраханского

Прикаспия может быть выделено 4 этапа.

1 этап - до 50-х годов XIX века - характеризуется лишь географическими наблюдениями, связанными с выяснениями особенностей рельефа, климата региона. Многие работы этого времени посвящались вопросам палеогеографии Каспийского бассейна в

четвертичный период.

Первые сведения о четвертичных отложениях и рельефе Нижнего Поволжья и Астраханского Прикаспия получены из работ С.Г. Гмелина (1763), П.С. Палласа (1783), Р.И. Мирчисона (1840). Р.И. Мирчисон. Э. Верцель и А. Кайзерлинг в 1849 г. издали научный труд «Геологическое строение Европейской России и хребта Уральского».

К этому времени (Г. Нешель, 1836) также относятся первые сведения о

газопроявлении у г. Астрахани и вблизи горы Богдо.

2 этап - до Великой Октябрьской революции. Исследования носили маршрутный характер и сводились, по существу, к сбору фактов, которые впоследствии послужили основой для разработки стратиграфии, создания истории геологического и тектонического развития, обоснования инженерно-геологического строения и районирования СевероЗападного Прикаспия.

На данном этапе изучением территории занимались многие исследователи: академики С.Г. Гмелин, П.С. Паллас, К.Б. Бэр, А.П. Карпинский, Н.В. Мушкетов, Н.И. Андрусов, А.Д. Архангельский и др.

В 1883 г. А.П. Карпинский на основании общих геологических соображений и обобщений материала по тектонике юга России высказал предположение о существовании «погребенной кряжевой полосы», сложенной дислоцированными породами палеозойского возраста, перекрытой в пределах Северо-Западного Прикаспия мезозойскими и кайнозойскими пологозалегающими образованиями.

Н.И. Андрусовым в 1902 г. впервые были выделены акчагыльский и апшеронский ярусы. А.Д. Архангельский в 1907 - 1909 гг. разработал для востока Европейской России стратиграфию меловых отложений, а также третичных образований. С 1905 г. П. А. Православлев занимается изучением геологического строения Прикаспийских степей. В результате проделанной работы, в четвертичных отложениях им выделены три яруса: хвалынский (арало-каспийский), хазарский (нижне-каспийский) и бакинский.

3 этап- с 1917 до 1945 г.г. характеризуется планомерным детальным изучением громадных пространств Северо-Западного Прикаспия, картировочным бурением и геофизическим исследованием. К этому же времени относится заложение глубоких разведочных скважин на Ергенинской возвышенности (Белая Глина, Шар-Булук, Элиста). Гравиметрическими исследованиями была выявлена аномалийная зона, хорошо совпадающая с направлением погребенного вала Карпинского.

С 1929 по 1937г.г. обширная территория от с. Сарпинского до правого берега р. Волги была покрыта площадной вариометрической съемкой. В северо-восточной части заснятой территории было установлено дифференцированное гравитационное поле, состоящее из ряда

изометрических аномалий положительного и отрицательного знака. Такой характер поля позволил высказать предположение о принадлежности этой территории к области солянокупольной тектоники.

В эти годы изучением стратиграфии неогеновых отложений занимались Е.В. Милановский, A.A. Богданович, Я.С. Эвентов, А.Д. Яншина и др. На основании нового фактического материала М.М.Жуковым было предложено деление четвертичной толщи на бакинский, хазарский, хвалынский и послехвалынский ярусы. В последствии к четвертичным отложениям отнесен апшеронский ярус

неогеновой толщи.

Стратиграфия более глубоких горизонтов, включая палеозойские отложения, наиболее подробно была разработана по результатам бурения на нефть и газ, планомерно проводившаяся в Астраханской области с 1946г.

4 этап - после Великой Отечественной войны до настоящего времени. Значение Прикаспийской впадины как новой нефтегазоносной провинции значительно возросло после Великой Отечественной войны. Увеличились объемы геологоразведочных работ, производились широкие геофизические исследования, началось бурение глубоких скважин, значительно расширились научно-исследовательские работы.

Важными результатами исследований этого этапа можно считать разработку стратиграфии осадочной толщи от кунгурских до четвертичных отложений включительно, установление солянокупольной природы развитых в Прикаспии структур и первые попытки тектонического районирования области. В этот же период были охарактеризованы большая часть водоносных горизонтов, выяснены взаимосвязи между нефтяными залежами и соляными куполами, составлена классификация залежей нефти, открыты и

введены в эксплуатацию ряд месторождений полезных ископаемых, в

том числе и нефтяных.

После Великой Отечественной войны возросла роль Волго-Ахтубинской поймы как крупного сельскохозяйственного региона страны. Для решения проблемы, связанной с мелиорацией земель, на этой территории были произведены комплексные исследования, направленные на изучение геологического строения четвертичных отложений, почв, выявление геоморфологических элементов, исследование грунтовых и подземных вод, многочисленных водотоков. Выполнены обширные исследования по изучению инженерно-геологических свойств грунтов, подробно описаны геоботанические таксоны и т.п., составлены серии карт по всем направлениям работ.

Крупными основательными инженерно-геологическими

исследованиями на данной территории явились изыскания института Гидропроект для строительства канала Волго-Дон и Волгоградской ГЭС в 40-50-х годах прошлого столетия. В результате был выявлен крупнейший тектонический разлом между Воронежской антеклизой и Прикаспийской синеклизой (Г.И. Горецкий, Н.П. Синяков, Г.А. Бражников) простирающийся вдоль долины р. Волги и разделяющий нефтегазоносный район на западную (Правобережную) и восточную

(Левобережную) части.

С 1950 по 1952 г.г. тем же институтом по трассе проектировавшегося канала Волга — Урал было пробурено с интервалом 1 км большое количество скважин глубиной 20—30, редко 100 м. Полученные данные позволили детально изучить геологический разрез и фациальную изменчивость четвертичных отложений на значительном протяжении.

Большой объем работ был выполнен под руководством И. В. Попова по методике составления инженерно-геологических карт разного м