Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ БУРОВЫХ ОТХОДОВ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА СВОЙСТВА ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЬК КУЛЬТУР

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ БУРОВЫХ ОТХОДОВ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА СВОЙСТВА ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЬК КУЛЬТУР"

23ЪЪЬ

*КУЕАНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМШИ (ЖЛЬСЖОХОЗЯЙСТВШШЙ, ИНСТИТУТ

На правах руиопиои

МАРКИНА ИРИНА ГЕОРГИЕВНА

УДК 631.45 : 631.61 .

ВЛИЯНИЕ БУРОВЫХ отходов ншшш И ГАЗОВЫХ. СКВАЖИН НА СВОЙСТВА-ШЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Специальность Об.СН.03 - почвоведение

í * • #

Автореферат

. диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных ^ наук

Краснодар - 1989

Ра йота выполнена на кафедр« почвоведения Кубанского ордена Трудового Краоного Знамени оельокохоаяйс тввиного института»

. ■ -1 ■ - '

Научный руководитель - кандидат седьскахоэяйо таенных

наук, доцент ЕЖОВ М.В.

Офвднялыше оппонент: доктор биологических наук,

профеооор ВАЛЬКОВ В .Ф.

кандидат сельскохозяйственных >, наук СТШОВОЙ А,И,

Ведущее предприятие - Воеооюаный яаучно-иослвдояагвльокяй внотитутпокрвплвндаокважиня буровшраотворам.

Защита диооврташм состоится " " ш^мя/ 1989 г. г Ю часов не заседании Спенжалиэироваяного совета . К 120.23.05 по защите кандидатски*: .джсовртаджй при Куб*нмкан ордена Трудового Краоного Знамени оельокохо»я*ственнвм институте.

Адрес: 350044, Краояодар, зл, Каланнна;ЛЭ.

Кз»(^нск11ЙСХИ;.Спв1Ншли8ИрованныЙоо»в*;'

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Кубанского сельскохозяйственного института.

Авторефврат раэоолан "_" 1968 г.

Учений оекротарь Оовквмшзшровавного совета, .

дсщея* лЩн^ги Н.И. 1УЯДА

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В настоящее время темпы поступления загрязняших веществ в окружающую сред? значительно превышают скорость их разложения. Данная проблема особенно обострилась в последние 10-15 дет, что было отмечено vse и на Стокгол^окой конференции ООН по охране окружаюцей среды (1972 г.), которая, признав почву важнейшим и ограниченным реоурсом, рекомендовала разработать и осуществить комплексные программы по борьбе с этим явлением.

Одним из важнейших аспектов проблемы загрязнения в целом, и в Краснодарском крае в частности, является снижение плодородия почв вследствие эамазучиванпя, засоления и загрязнения юс буровыми отходами.

Существующие в настоящее время методы рекультивации почв, нарушенных в результате бурения нефтяных и газовых скважин, не предотвращают их загрязнения и не восстанавливают утраченного плодородия. Вопрос о комплексной решении данной проблемы остается в наотоящее время открытым и должного освещения как в отечественной, так и в зарубежной литературе не получил.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлась разработка комплекса мероприятий по рекультивации земель, нарушенных в результате бурения вефсяных и газовых скважин в Краснодарском крае.

В задачу исследований входило;

- изучение влияния различных талон буровых отходов на свойотва почв;

- совершенствование методов локализации буровых отходов в местах их захоронения;

ГГМ шл

се&сш"з: 3 .т;! г:; х шдешя

l!.t. Eti, i р _

— определение оптимальной глубины заделка буровых отходов в почву в местах их захоронения;

- изучение возможности возделывания сельскохозяйственных культур на рекультивированных участках после прекращения буровых работ.

Научная новизна. Впервые на примере основных нефтедобывающих зон Краснодарского края изучен комплекс вопросов, связанных с влиянием буровых отходов на свойства зочв, развитие растений и определены возмсшшв пути их рекультивации. Показано преимущество рекомендуемого метода - отверждение буровых отходов с последужздей их глубокой заделкой перед общепринятым -заделкой в почву жидких отходов.

Практическая ценность. Полученные результаты позволили разработать комплекс мероприятий по подготовке и последующей рекультивации буровых площадок, максимально восстановить исходное плодородие почв а возвратить землю в сельскохозяйственное использование непосредственно по завершению работ.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка проведена институтом БНШКРЬефть совместно с ПО "Краоно-дврнефтегаз" на экспериментальной буровой, расположенной в станице Ново-Алекоеевской Курганинского района Краснодарского края.

Разработанная технология рекультивации земель вклшена в стандарты предприятия "Технологические мероприятия по очистке буровых сточных вод и обезвреживанию отработанных буровых растворов с целью снижения загрязнения окружающей среды при строительстве скветпш в ПО."Краснодаряефтегаз".

Апробация результатом косдарований. Основные материалы рвооты довешены я одобрены на отчетных научных конференциях профессорско-преиодЕБателюксго состава факультета агрохимии

я почвоведения Кубанокого СШ в 1985-1968 гг.; на заседании Кроснодсрокого отделения Всесоюзного общества почвоведов в 1988-1989 гг., на конференции "Вопроса развития единой обиего-сударсгвенной системы научно-технического творчества вкрае" в 1988 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей и получено дна положительных решения на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста« состоит из введения, 10 разделов, выводов, предложений производству, описка литературы. Работа содержат 39 таблиц, 4 рисунка. Список литературы включает 156 источников, из которых 20 - на иностранном языке.

объекты и метода исследований

Методика исследований разработана на кафедре почвоведения Кубанского СШ совместно с лабораторией охраны окружавшей среды института ШИШРвефть.

Исследования проводились о тремя типами буровых растворов, которые применяются в основных нефтедобывающих районах Краснодарского края, плавневом, равнинно-степном и предгорном. В плавне-еом районе при бурении используют пресные буровые растворы, в равнинно-степном - слабоминерализованныз, в предгорной - оиль-номинерализованные растворы, которые имеют следящие показатели (табл. I).

Объемы буровых отходов на каждой провой колеблятся от 2 до 10 тыо./м3. Площадь участка, на котором ведется бурение от 3 до 5 га. Буровые отходы в процессе бурения собираются в буровые амбары, глубина и площадь которых зависят от предполагаемого объема растворов.

Состав буровых отходов

Пока з а т е л ъ

Плотность, кг/«3 рК

Содержание твердой фаза, % Содержание жидкой фазы, % Содержание нефти, % Минерализация волной фазы, кг/и

Содержание ионов водной фазы, кг/м : кадышя магния

натрия + калия сульфат ионов гидрохарбонат ионов хлорид ионов

Таблица I

: Тип буровых отходов__

:оальномине-:слабомиаера-:пресные :рализованные лизованные:

2000 20X0 1080

9,50 8,30 8,8

68,90 66,70 2Е,37

25,84 32,08 77,76

5,26 1,22 0,87

19,38 4,81 1,94

0,05 0,23 0,666

0,06 0,04 0,005

6,64 1.37 0,504

5,45 1,48 0,050

1,83 0,92 0,231

4,90 0,48 0,488

С целью локализации жидких буровых отходов (ЖБР) в амбарах накопителях, а также снижения токсичности и предотвращения их возможного растекания по территории и прилегающей к буровым площадкам разработан метод отверждения последних (ОБР). Предложено два метола отверждения: первый - добавление в буровые отхода (ЖБР) мочевино-формальдегидной смолы и двойного суперфосфата ; второй - суперфосфат заменен на отходы Невиномыокого химкомбинате - фосфогидси Каждый из компонентов отвердителей добавлялся к КБР в количестве 5 % от массы отвергаемых отходов. Отверждение отходов происходит в течении 0,5-1 часа после добавления компонентов. Время полного отверждения .отходов в амбаре зависит от его объемов и не превышает 6-7 суток, после чего л-гздр ircjwo закрывать землей.

С целью определения оптимальной глубины заделки отходов а влияния их на овойотва наносимого с поверхности плодородного слоя почвы, а также на рост г развитие растений заложены опыты по схема I.

Схема опыта!

Вариант опыта : Ж^,3^

Почва (контроль) -

Почва + ОБР (отверждение с суперфоо-

фатсм) 20

То же 40

" 60

Почва + ОБР (отверждение о фоофогипсоы) 20

То же 40

" 60

Почва + шлам (твердые отходы бурения) 20

То же 40

60

Почва + ЖБР (жидкие отходи бурения) 20

То же 40

" 60

Почва + ЖБР (сиеоь почвы о жидкими отходами)

Почва (30 см) + ОБР (15 см) + ЖБР (30 см)

Опыты по единой схеме заложены с пресными, слабоминерали-зованкьми и сидьношшерализованнымй отходами* Для моделирования производственных условий изготовили емкости размере« 50 х 50 X 60 см без дна, установили в траншеи вровень с поверхностью почвы. В емкость в соответствии оо схемой закладывались отхода бурения и наносился слой почвы указанной мощности. Повторнооть трехкратная. В емкость высевали пшеницу сорта Партизанка. Норма высева 5 млн. зерен на I га* Пшенша в опыте воэделывалась в

течение 1984-1985 гг. Денные по урохайности приведены к 14 % влажности и обработаны математическим методом по. Б.А. Доспехо-ву. После уборки пшеницы почва перекапывалась на 20-22 см и высаживалась кукуруза на зеленый корм, сорт гибрид Краснодарский 303 ТВ. После уборки определялась масса рлстеккй.

С 1985 по 1987 гг. по сокращенной схеме 2 закладывались опыты, в которых определялась возможность использования люцерны в качестве дополнительного биологического мелиоранта, Повтор-яость - трехкратная, лшерна сорт Славянская меотная. Ежегодно делали но три укоса в начальной стадии бутонизации. Зеленая масса доводилась до влажности 16

Параллельно велись вегетационные опыты в сосудах массой 0,5 кг, в которых определяли влияние концентрации различных буровых реагентов на всхожесть семян пшеницы, люцерны, кукурузы.

Схема опыта 2

Вариант опыта : Глубина заделки отходов,

Почва (контроль) -

Почва + ОБР (отвереденные о фосфо-

гиасом) 20

То же 40

60

Почва + ЖБР (жидкие буровые отходы) 20

То же 40

" 60

При закладке опытов и после уборки культур с пшощью бура отбирались образцы почвы по глубинам 0-20 , 20-40 , 40-60 см. В образцах определяли: механический состав по H.A. Каменском?, плотность сложения — цилиндром на 100 см^, плотность твердой Фазы - циклометрически, общую порознооть - расчетным методом.

максимальную гигроскопичной гь - до Ниггерлиху, влажность завяяа-ния - расчетным методом, гигроскопическую и полевую влажность - ' высушиванием при 105 °С до постоянного веса* Из химических показателей определяли гумус - по И.В. Тюрину, азот общий-, по Кьель-далю, подвижный фосфор - по Ф.В, Чирикову о последующим колори-метрированием на ФЭК-М, обменный калий - по А.Д. Масловой, pH ~ водной вытяжки - потенциоме грачески, анализ водной вытяжки — по Б.В, Аринушкдной, биологическую активность - по В.И. Ытатяову.

После трех лет возделывания лшерны вскрывали емхооти и определяла состояние корневой системы и ее способность проникать в загрязненную породу.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ I, Почва районов исследований

Опытные площадки, на которых закладывались опита,расположен на на аллювиальных дерновых насыщенных и луговато-черноземных почвах.

Алливиально-дерновые почвы. Сформированы на разнофазном аллювии, По возрасту это молодые почвы. Мощность гумусового профиля А+В 50-60 см. Гидроморфные признаки в виде ржавых пятен о глубины 20-25 см. Признаки оглеения - с 70-80 си. Механический состав неоднороден по профилю, в слое 0-70 см глинистый (частиц .0,01 мм 62,7-71,8 ила 32,0-40,7 С глубины 70-80 см содержание физической глины - 18,8-39,7 %, ила - 8,2-18,2 %. Данные почвы характеризуются уплотненным сложением. Общая скважность в горизонте А от 48 до 51 %, в горизонте В атот показатель снижается до 46-47 %. Коэффициент фильтрации о поверхности не превышает 0,39-0,41 м за I сутки. Содержание гумуса по профилю изме-

нязтся от 3,1-4,8 % с поверхности до 1,0-1,3 в горизонте В. Среди обменных оснований в слое 0-2О см преобладает калышй (76,2 %), количество обменного натрия не превышает 1,8 рН - среда нейтральная с поверхности до слабощелочной (7,4) в нижней части профиля. Профиль почвы не засолен, величина сухого остатка 0,140,23

Луговато-черноземные почвы. В отличие от выше описанных эти почвы имеют четко оформленные генетические горизонты и хорошо выраженную комковато-зернистую структуру горизонта Л. В горизонте С наблюдаются остаточные гвдроморфнне признаки. Карбонаты вымыты до 100-110 см. По содержанию физической глины (50,6-55,7 %) они относятся к тяжелым суглинкам с высоким содержанием илистой Фракции (30,7-33,3 %). Механические элементы по профилю распределены

о

равномерно. Плотность сложения горизонта Л 1,2-1,3 г/см , скважность 54-55 %. Коэффициент фильтрации с поверхности 0,73; о глубины 30 см 0,27 м за I сутки. Содержание гумуса с поверхности 4,2 Сумма обменных оснований 40,7-42,8 мг-экв, рН - 7,04 в горизонте А, 7,64 - в горизонте С. Содержание водорастворимых солей в олое 0-130 см не превышает 0,1 %.

Таким образом, по своим показателям почвы обследованных участков пригодны для возделывания районированных сельскохозяйственных культур без ограничения.

2. Влияние буровых отходов на физические свойства почв

Бурение нефтяных и газовых скважин ведется в осадочных породах, которые на 70 % представлены глинами. В дальнейшем эта разбуренная масса во многом определяет механический состав буровых отходов. Среди минералов в глинистых буровых отходах преобла-

дают монтмориллонит, каолин и гидрослады. Технологической схемой бурения предусмотрено введение в буровые растворы бентонитовых глил, содержащих в своем составе минерал монтмориллонит (70 % и более). Сравнение механического состава почв, на которых рекультивация проведена по отарой технологии (ВБР не отвер-ждяллсь, а засыпались сверху слоем почвы) и по рекомендуемой (отходы отверадались в амбаре, а потом наносили на поверхность плодородный слой) показало, что при старой технологии насыпной слой в ХБР перемешиваются, в результате чего насыпной слой в лу говато-черноземных почвах утяжеляется, что увеличивает содержание физической глины в насыпном слое с 50 до 61 ¡С. На участках, те проведено отверждение отходов, механический состав наносимой почвы остался без изменения. На глубине залегания отходов как жидких, так и огверждешшх механический состав был более тяжелый (физической глины 61,3-65,5 %).

Аллювиальные породы, в которых ведется бурение более легкие, чем сформировавшиеся на них почвы, и буровые раствори, применяемые в плавневой зоне (пресные), также характеризуются более легким мехсоставом (частицы 0,01 мм составляют 18,520,7 %). При рекультивации аллювиальных почв и их смешивании с отходами произопло снижение физической глины в рекультивированном слое о 71,6 до 59,6 %. Во всех случаях механический ооотнв в меотах локализации буровых отходов зависит от типа разбурева-емой породы и от исходного состава растворов.

Как отмечалось выше, глинисто буровые отходы (средне в сильиоминерадизованные) обладают высокой плотность» (2,0 -2,1 г/см3). Скапливаясь в большем количестве, они вызывают значительное уплотнение породы в меотах своего захоронения (табл. 2).

Таблица 2

Влияние глубины заделки буровых отходов на физические показатели лочв

¡Глубина ; Глубина ¡Плотность, 3 :Общая .

Копиянт гши™ ¡заделки ¡отбора :_г/см ¡скваж-

1йриант опыта :отходов,;образца, : ' й;но$ть, _■ см см ;дочвы .твердои. ^

Глияио тыэ (спльноминералиэовашые) отходы

Почва (контроль) - 0-20 1,09 2,52 56,8

То де - 20-40 1,21 2,56 52,8

«* - 40-60 1,28 2,66 51,9

Почва + ОБР 20 0-20 1,11 2,51 55,8

То же ~ 20-40 - 1,77 . 2,85 37,8

«1 40 0-20 1,16 2,52 Ь3,6

60 0-20 1,15 2,55 54,9

Н - 40-60 1,71 2,82 39,4

Почва + ЖБР 20 0-20 1,41 2,68 44,5

То же - 20-40 1,58 2,64 40,2

н 40 0-20 1,28 2,56 50,1

п - 20-40 1,70 2,87 40,8

п 60 0- 30 Г,18 2,51 52,8

п - 40-60 1,69 2,80 41,2

Л е гкооу глинио тые (пресные) отходы

Почва (контроль) - 0-20 1,09 2,58 57,8

То же - 20-40 1,11 2,60 57,3

.11 - 40-60 1,28 2,66 51,9

Почва + КБР 20 0-20 1,05 2,41 56,5

То же - 20-40 1,17 2,53 54,2

« 40 0-20 1,00 2,46 59,3

л - 20-40 1,15 2,49 53,9

II. 60.. 0-20 1,12 2,41 53,6.

(1 - 40-60 1,28 2,45 47,7

Позученкче данные показывают, что отверждение глинистых о таодов приводит к резкому увеличению плотности профиля в местах их локализации. Происходит это за счет присутствия в отходах монтмориллонита и барита, который добавляют в буровые растворы как утяжелитель. Положительным является то, что при отверждении отходов они теряют свою текучесть, их можно локализовать на ограниченной территории амбара, а глубокая заделка позволяет создать на отходах плодородный слой, близкий по физическим показателям к исходной почве. При заделке жидких отходов они вытеоняются на поверхность, растекаются, загрязняют прилегающие участки, в местах их захоронения образуется топкое место, которое нельзя обрабатывать. В последующем, при высыхании в этих местах на Слипаются просадсчные явления,.

Проведенные опыта показали, что при отверждении возможно создать корнеобитаемый слой достаточной мощности. А корневая система ладерны способна проникать и в уплотненные слои в тот период, когда они увлажняются и плотность их снижается.

3. Агрохимические показатели почв

При подготовке буровых площадок проводится планировка, в ходе которой срезается верхний слой почвы, а в породе закладываются амбары-накопители. Вынутый из амбаров грунт складируется отдельно. Результаты последующее рекультивации зависят от возможности локализации отходов в амбарах и создания на их поверхности плодородного слоя. Одним из основных показателей, характеризующих качество проведенной рекультивации можно считать количество гумуса в почве (табл. 3).

В таб. 3 приведены наиболее характерные варианты опыта, в которых показано, что старая технология засыпки жидких буровых

отходов плодородным окоем неизбежно приведет к «го смешиванию с отходами и значительным (в 1,5-2 разе) в сравнении о контролем потерям гумуса. В варианте, где отходы отверждевы а заделаны в грунт на €0 см, потеря гумуса в насыпном слое минимальны.

Таблица 3

Динамика гумуса в луговато-черноземных почвах посла рекультивации буровых площадок

Вариант опыта :Гдубина :заделки :отходов, : см :■ Глубина :отбора : образца, : • см : Гти^го по ИТВ. :1985 г:1986 г. * * Тюоин?.% :Х987 г.

Почва (контроль) _ 0-20 4,24 4,31 4,20

То же - 20-40 3,82 3,70 3,65

- 40-60 2,41 2,24 2,36

Почва + ОБР (о фоо-фогипсш) 20 0-20 3,30 3,18 3,34

То же - 20-40 1,22 1,28 2,10

40 0-20 3,43 3,48 3,90

* _ 20-40 3,04 2,97 3,11

» 60 0-20 3,82 3,70 3,М

я - 40-60 2,31 2,10 2,22

Почва + ЖБР (смевь) - 0-20 2,65 2,20 2,81

- 20-40 2,06 2,15 2,24

- 40-60 1,23 1,00 1,18

Наблюдения за содержанием подвижных форм фосфора показали, что количество подвижных фосфатов по годам рекультивации убывало. Это объясняется тем, что под воздействием щелочной среды буровых отходов фоофатн не вымывались из почвы, а переходили в нерастворимые форин,

йкокая щелочность буровых отходов я локализация их в местах захоронения приводит к подщелачивайте насыпаемой в амбар почвы. Наблюдения за динамикой рН по^Ееьч^ой среды показали, чт>-

в первый год после рекультивация э вариантах, где отверждение отходов не проведено, реагащя среды возросла до врютюсюи дал растений величин (8,6-8,8). Положительный эффект подучен от отверждения отходов в основном за счет исключения возможности выноса их на поверхность. В пооледуицие 1986-1987 гг. щелочность среды снижалась. Преимущественных реаличий-по влиянию на {Л среди между оуперфоофатом и фоофогипсом в опыте не выявлено.

4. Биологическая активность почв

Одним из показателей, характеризухщх степень загрязнения почвы, служит ее биологическая активность. Установлено, что наличие нефтепродуктов в почве значительно снижает активность окислительно-восстановительных и гидролитичеоких ферментов. Однако в литературе имеются данные о том, что со временем на участках, загрязненных нвфтесодержашми отходами, происходит усиленное размножение бактерий, фиксирующих азот, денитрвфидиружишх и судьфа товосотанавдивахшх, которые используют нефть в качестве источника углерода и анергии, в результате чего происходит постепенное окисление и минерализация нефти. В наших исследованиях установлено, что на биологическую активность почв, загрязненных буровыми отходами, существенно повлияли и такие показатели, как степень шнералиэугвдях отходов, их подвижность и глубина заделки в почву. Наибольшей токсичностью в исследуемых вариантах обладали сильноминеражизованные отходы с высокими показателями рН (9,5) и содержанием нефти более 5 В первый гад после рекультивация биологическая активность была минимальной, а в квотах скопления огаеяоа практически отсутствовала. Наибольшее угнетение микроорганизмов наблюдалось в вариантах, где отверждение отходов не проведено и содержащиеся a sax соля и нефтепродукты

пропитывали верхний слой почвы. Отверкдение отходов привело к их локализации. Глубокая заделка на 60 см позволила создать благоприятные физико-химические показатели в пахотных горизонтах и тем самым улучшить биологическую активность почвы. Установлено, что с увеличением глубины заделки отходов биологическая активность верхних горизонтов почв возрастает по всем вариантам опыта (табл. 4).

Таблица 4

Биологическая активность псчв в зависимости от глубины заделки и типа буровых отходов, мг С0£ на 100 г почвы за I сутки

Вариант опыта

Глубина :Глубина :Тип буровых отходов

:^Х,:Сильномше-:Слабомине-

см : см : ванные :1985 ;198? : 1905:1987 : г. : г. : г. : г.

Почва (контроль) _ 0-20 26,3 24,7 22,2 23,3

То же - 20-40 19,8 18,9 18,3 17,6

- 40-С0 17,6 14,0 14,2 13,3

Почва + ОБР (о супер- 20 0-20 0,1 12,3 9,3 13,2

фосфатом) - 20-40 2,1 8,6 5,2 10,8

То же 40 0-20 10,3 15,3 12,Г 16,9

(Г - 20-40 3,0 2,2 £0,6 13,2

« 60 0-20 18,2 23,8 20,3 24,8

п - 40-60 4,2 10,3 9.3 12,8

Почва + ОБР (с фосфо- 20 0-20 7,4 15,4 8,6 15,4

гапсом) - 20-40 3.1 13,6 5,8 9,7

То же 40 0-20 10,6 18,0 13,8 16,3

11 - 20—40 6,1 9,2 10,3 12,0

н 60 0-2и 17,8 22,4 20,2 23,2

- 20-40 5,7 13,2 7,0 13,0

Почва + ЖБ? (смесь) - 0-20 4,3 14,8 6,8 17,3

- 20-40 3,8 5,9 6.1 9,5

- 40-60 2,2 3,2 3,6 8,4

В таблице приведены данные только по первому к последнему году насшиенай. Схема опыта также приведена в сокращенном виде.

5. Солевой состав почв

Как обмечалось ранее, буровые отходы для придания им определенных технологических свойств подвергаются насыщению солями. Следовательно, в пестах захоронений буровых отходов существует угроза локального засоления почвы. Анализ солевого состава суровых отходов показал, что они резко различаются как по степени, тек и характеру засоления. Особую опасность представляют сильноминерализованные отходы, в которых практически все соля являются токсичными. В буровик отходах, которые относятея к слабоданерализовяннш, на доли токсичных солей приходится от 50 до Ьо % от суммы солей. По составу солей они относятся к хларцдно-сульфатно-магниеЕо-натриевому. Пресные буровые отходы по типу засоления относятся к хдорадно-сульфатно-жалышево-натриевому. После рекультивации буровых площадок по стадий технологии происходило засоление верхних насыпных слоев почвы сразу после зэкрыки амбаров. Особенно заметно это наблюдается в тех случаях, когда бурение отходы имеют малую плотность я легко вытесняются к поверхности. Тип аасоленин почвы Судет соответствовать типу засоления буровых загрязнителей. Рекомендуемое отверждение с добавкой фосфогипса позволяйт не только исключить растекание а ввдавляаанае отходов на поверхность, но и снизить в них количество токсичных солек (/VаС1), перегодя их в менее токсичные и подвижные формы. Учитывая тот факт, что у большинства возделываемых культур корневая система сосредоточена в основном в слое 0-50 см, а также то, что в предгорной зоне, где используют едльнокикерализованкые отходы, выпадает большое ко-

личеотво осадков, можно предположить, что подъема солей из отверждении* отходов пра их глубокой заделке в почву не произойдет (табл. 5). Аналогичная закономерность наблюдалась и в опытах о использованием слабсминерализовакных отходов.

Таблица 5

Динамика засоления почв, загрязненных сильвшинералиэоаанными буровыми отходами

:Глубина за¡Глубина ¡Содержание солей, %

Вариант опыта :делки от- :отбора :-*-

:ходов, см :обраэпа,:1985 г.:1986 г.:1987 г.

* * ФМ • • » *

Пгчэа (контроль) - 0-20 0,15 0,08 0,05

То же - 20-40 ОД 2 0,12 0,10

н - 40-60 0,14 0,12 0,03

Йочва + ОБР (. с су- го 0-20 0,35 0,18 0,03

перфосфатом) - 20-40 0,51 0,26 0,07

То же 40 0-20 0,27 0,15 0,04

ч - 20-40 0,38 0,24 0,03

tt 60 0-20 0,28 0,20 0,05

ч - 40-60 0,30 0,24 0,07

Почта + ОБР (с фоофо- 20 . о-го 0,26 0,18 0,04

гапсом) - 20-40 0,31 0,23 0,16

То же 40 0-20 0,25 0,16 0,04

tt - 20-40 0,3t 0,20 0,05

t| 60 0-20 0,26 0,18 0,04

«4 - 40-60 0,60 0,23 0,11

Почва + KEP (смесь) — 0-20 0,23 0,20 0,03

То же - 20-40 0,76 0,41 0,14

- 40-60 1,32 0,60 0,17

рассоление происходит в условиях промывного, или периодически лромыБното типа водного режима предгорной зоны, где отсутствует подпор грунтовых вод, В условиях плавневой зоны динамика солей может быть обратной и здесь еще предстоит решать вопрос о

возможных способах разделения гадкой и твердой фазы буровых отходов и снижении их токсичности*

6. Влияние буровых отходов на развитие и урожайнооть сельскохозяйственных культур

Резкие изменения в физико-химических овойствах почв, происходящие в результате загрязнения их буровыми отходами, значительно ухудшают условия произрастания сельскохозяйственных культур, Участки земли после закрытия буровых площадок по существующей технологии практически полностью выпадают из сельскохозяйственного использования вследствие полной гибели раотений. В местах залегания буровых амбаров с жидкими отходами после их закрытия культурные растения не произрастали в течение всех лет наблюдения 11984-1987 гг.). Используя разработанный метод отверждения отходов, позволяшнй снизить их подвижность и токсичность, а также заделывая эти отходы на разную глубину, мы изучили возможность возделывания на рекультивированных участках сельскохозяйственных растений. В опытах использовали озимую пшеницу, кукурузу на силос, лшерну. Одновременно велись наблхиения за биометрическими показателями растений. Установлено, что при возделывании пшеницы на участках, загрязненных сильноминерализованндай отходами, в первый год урожай был значительно ниже контроля по всем вариантам.

С увеличением глубины заделки отходов в почву урожайность увеличивалась. Наиболее токсичными оказались варианты, где почва загрязнена жидкими отходами, здесь урожайность составила 22,628,1 % от контроля. Сравнительная оценка мелиорирующего эффекта суперфосфата и фоофогипоа показала преимущество последнего, особенно при использовании его на сияьноминерализованных отходах.

Урожайность пшеницы в вариантах о фоофогилсом в течение трех лет наблюдений была вше, чем в вариантах с суперфосфатом. Опыты о использованием сдабоминерализованных отходов дала ту же закономерность. Однако в силу меньшей минерализации и меньшего содержания нефти в данных отходах урожайность пшеницы была значительно выше, а г вариантах с отверждением и заделкой отходов на 60 см дажэ выше контроля. Опыты, в которых использовали пресные буровые отходи, показали, что жидкие отхода, которые не поддавались отверждения, пропитывают верхние слои почвы и несмотря на свою малую токсичность отрицательно влияют на возделываемые культуры, отчего урожайность их ниже контрольного варианта.

В автореферате приводится график урожайности пшеницы (средняя за три года) и зависимость ее от типа и глубины заделка в почву буровых отходов (рисунок).

Параллельно о пшеницей велись опыты с возделыванием кукурузы и ллдерни, в которых установлена закономерность, аналогичная той,которая отображена на рисунке.

В 198? г, проводились промышленные испытания на базе ПО Краснодарнефгегаз. На буровой площадке, расположенной & станице Ново-Алексеевской Кургаяинского района Краснодарского края, была собрана установка по отверждению жидких сильноминерализован-нък отходов. После отверждения отходов и рекультивации площадка по рекомендованной технологии с заделкой на 60 см была передана хозяйству под посевы пшеницы. Учет, проведенный в полевых условиях, показал, что на рекультивированных участках, закрытых по рекшеядуемой технологии, урожайность составила 45,4 ц/га, в то время как на участках, где рекультивация проведена старым способом, урожайность составила только 22,4 ц/га.

Ысл,г

4Н

35

за 25

ö «г 5

СМ,4 »

M «в Í0

-1— 1 ___р ,- ■ i ___i B^i..... --- ---

1 ^/Áu/y f/УА щ ¿/t (СЧШШШ! (wcwm; /////z Y / / / шллм / / У//7/ m ¿j_ Cb. t -г ж о ^ te /flow' f / / / Обр m

. l(sumw¡>

ht. %истост ттности пшеницы от тнм шеык Рвтмт и гмянм их $йдет в пот

- Immwpmmmm---Смсмжртзтши ........ ÏÏPecmà

фшеттт Ш} (ШАштртст Ш) (Ттцш ш)

ВЫВОДЫ

1. Мероприятия по рекультивации земель, нарушенных в результате бурения нефтяных и газовых скважин, должны разрабатываться конкретно для каждой почвенной зоны и типа бурового раствора*

2. Существующая технология рекультивации буровых площадок не отвечает требованиям охраны окружающей среды, так как приводит к длительному загрязнению почв буровыми отходами и отчуждению земельных участков из сельскохозяйственного пользования.

3. Заделка в почву жидких буровых отходов разной степени минерализации недопустима, так как это приводит к резкому ухудшению физико-химических свойств почвы в местах их локализации

а полной гибели растений.

4* Наибольшую опасность для почв, растений и окружающей среды представляют содержащиеся в буровых отходах такие компоненты, как нефть, сульфонол, двухромовокислый калий, легкорастворимые токсичные соли.

5. Отверждение буровых отходов позволяет локализовать их в мастах захоронения, снизить миграцию вредных компонентов з почвенном профиле, избежать опасности загрязнения участков, при— легашах к буровым площадкам.

6. Урожайность сельскохозяйственных культур на рекультивированных участках находится в прямой зависимости от глубины заделки в почву отверждению буровых отходов. Минимальная глубина «вделки 60 см,

7. При правильно проведенной рекультивации и заделке от-верждекннх Суровых отходов в амбары на глубину 60 см исходное плодородие почвы восстанавливается полностью в течение 3-3 лет.

S. Применение фоофогипса в качестве отъерждающего компонев-та минерализованных буровых отходов более эффективно и экономически выгоднее, чем применение суперфосфата.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

X. При подготовке Зуровых шющадок мощность срезаемых плодородных слоев почвы должна соответствовать требованиям ЮСТа 26213-84, который предусматривает содержание гумуса в нижней границе срезашего слоя в предгорной зоне - не менее I в рав-кияно-отешой а делиово-пойменной зоне - не менее 2 %„ Содержание водорастворимых солей в срезаемом слое делыово-пойменных почв не должно превышать 0,25 %.

2. Срезанная и собранная в бурты плодородная почва должна храниться так, чтобы исключалось ее подтопление, засоление, загрязнение буровыми отходами и строительным мусором.

3. Объемы амбаров должны позволять заделку в них буровых отходов на глубину не менее 40 см от вершей хромки.

4. С цллью локализации буровых отходов и снижения их токсичности производить отверждение последних с использованием фоофопшса. Закрытие буровых площадок равее снятым грунтом проводить ту обратной последовательности - сначала порода, поток -плодородный слов.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ

1. Влияние отработанных буровых растворов иа загрязнение почв. Деп. во ВНИИТЗИОХ .41 I75-BC Деп., 1986.

2. Загрязнение почвы глинистыми, минерализованными буровыми растворами. Деп, во БНИИТЭИагропром J» 126 ВС-97 Деп., 1987.

3. Влияние отходов бурения на свойства соча а урожайность лщеркы. Дея. во ЕНШТЭЙагропром, & III BC-8Ö Деп., 1986.

4. Способ мелиорации песчаных и супесчаных почв. Заявка на изобретение. Положительное решение й 42&437S /30-15/099306 МКИ^ООЭК 17/00,

5. Сгрудтурообразователь пвочакых и супесчаных почв. Заявка на изобретение. Положительное решение Ä 4324729/30-I5(I637S6) МКЙ*С0ЭК 17/00.

6. Влияние различных типов буровых растворов на овойотва почв. Материалы краевой конференции "Вопросы развитая единой общегосударственной системы научно-технического творчества в крае". Краснодар, 1988.

7. Влияние минерализованных отработанных буровых растворов на овойотва почв. "Промывка скважин (технология, рецептура, материалы, осложнения, экономика). Краснодар, ЕШЖРнефть, 1989.

МЛ 01ЗД7. Так. КСХИ. Зш, жа-100. ll.OS^S г.