Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

IMPACT OF VAKHITOVSKY OIL FIELD DEVELOPMENT ON THE UNDERGROUND HYDROSPHERE OF ORENBURG OBLAST

Research article
Kudelina I.V.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.109.7.026
Issue: № 7 (109), 2021
Published:
2021/07/19
PDF

ВЛИЯНИЕ РАЗРАБОТКИ ВАХИТОВСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА ПОДЗЕМНУЮ ГИДРОСФЕРУ ОРЕНБУРЖЬЯ

Научная статья

Куделина И.В.*

ORCID:0000-0003-0661-1550,

Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия

* Корреспондирующий автор (kudelina.inna[at]mail.ru)

Аннотация

Усиление в последние годы добычи и переработки полезных ископаемых, приводят к возрастанию техногенной нагрузки на подземную гидросферу и ее основной компонент – подземные воды. Техногенное воздействие вызывает изменение качества подземных вод и истощение их запасов. Целью данного исследования является оценка состояния подземных вод в районе интенсивной разработки Вахитовского нефтяного месторождения, на основе изучения результатов режимных наблюдений по наблюдательным сетям данного месторождения. Выявлено, что имеют место превышения таких показателей химического состава подземных вод, как: железо, марганец, нефтепродукты и хлориды. Рекомендуется проводить расширение сети мониторинга за подземными водами, модернизацию производства с его переводом на малоотходные технологии, проведение территориального планирования при размещении производительных сил и производственных объектов.

Ключевые слова: загрязняющие вещества, подземные воды, минерализация, промстоки.

IMPACT OF VAKHITOVSKY OIL FIELD DEVELOPMENT ON THE UNDERGROUND HYDROSPHERE OF ORENBURG OBLAST

Research article

Kudelina I.V.*

ORCID:0000-0003-0661-1550,

Orenburg State University, Orenburg, Russia

* Corresponding author (kudelina.inna[at]mail.ru)

Abstract

The increase in mining and processing of minerals in recent years leads to an increase in the anthropogenic load on the underground hydrosphere and its main component – underground water. Man-made impacts cause changes in the quality of groundwater and depletion of its reserves. The purpose of this study is to assess the state of underground water in the area of intensive development of the Vakhitovsky oil field based on the results of monitoring on the observation networks of this field. The study determines that there are excess indicators of the chemical composition of underground water, such as iron, manganese, petroleum products, and chlorides. It is recommended to expand the underground water monitoring network, modernize production with its transfer to low-waste technologies, and conduct territorial planning for the placement of productive forces and production facilities.

Keywords: pollutants, underground water, mineralization, industrial effluents.

Введение

Современный уровень добычи газа, нефти и конденсата позволяет отнести нефтедобывающую отрасль к отраслям с безотходным производством, т.е. огромные объемы образующихся сточных вод промыслов практически полностью могут быть использованы повторно, в замкнутом цикле. При этом большая часть сточных вод закачивается в продуктивные пласты для поддержания пластового давления, а часть (не подлежащая очистке) – в поглощающие горизонты. Однако, на практике из-за нарушений технологического режима и аварий на трубопроводах и оборудовании, может происходить загрязнение подземных и поверхностных вод нефтепродуктами и попутными водами, т.е. углеводородным и химическим сырьем на участке их добычи.

К источникам антропогенного воздействия, связанным с добычей углеводородного сырья, относятся: нефтяные добывающие и нагнетательные скважины; системы захоронения попутно добываемых подземных вод из глубоко залегающих горизонтов; разветвленная система продуктопроводов; сооружения по сбору, переработке и транспортировке углеводородного сырья; автономные водозаборы подземных вод, расположенные на площади месторождения и используемые для добычи подземных вод с целью хозяйственно-питьевого или технического воздействия; утилизация и захоронение продуктов бурения глубоких нефтяных скважин (буровой шлам, отработанная промывочная жидкость) [1, С.21].

Усиление в последние годы добычи и переработки полезных ископаемых, приводят к возрастанию техногенной нагрузки на подземную гидросферу и ее основной компонент – подземные воды. Техногенное воздействие вызывает изменение качества подземных вод (в том числе загрязнение) и истощение их запасов [2, С.15].

Учитывая важнейшую роль подземных вод, в первую очередь для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, их тесную взаимосвязь с другими компонентами природной среды, необходимо проводить изучение состояния подземных вод, их качественных и количественных характеристик на основе единой Государственной концепции, предусматривающей обязательное сопряжение с системой мониторинга других компонентов природной среды [3, С.58].

Целью данного исследования является оценка состояния подземных вод в районе интенсивной разработки Вахитовского нефтяного месторождения, на основе изучения результатов режимных наблюдений по наблюдательным сетям данного месторождения.

Результаты и обсуждения.

Площадь исследования расположена в степной зоне Оренбургского Приуралья, в междуречье рек Большой Уран и Гусиха. Находится в 1-1,5 км к юго-западу от реки Большой Уран. Рассматриваемая территория является областью питания и формирования подземных вод практически всех гидрогеологических подразделений зоны свободного водообмена. Однако, гидрогеологическая изученность здесь крайне низкая. Основные гидрогеологические съемочные и тематические работы этих территорий выполнены в 60-х и 70-х годах и устарели как в плане изученности, так и в результате произошедших экологических изменений [4, С.125], [5, С. 941]. Практически повсеместно на водоразделах не определена мощность зоны пресных вод, хотя имеются все предпосылки, а на отдельных участках и фактические подтверждения о скоплении здесь значительных запасов пресных подземных вод, залегающих на значительных глубинах. Именно здесь происходит основное питание водоносных коллекторов, и именно они, являясь водосборами, формируют основные ресурсы и запасы пресных подземных вод в зоне свободного водообмена. Здесь формируются довольно значительные ресурсы пресных вод, за счет которых могут быть решены проблемы питьевого водообеспечения промышленных объектов и комплексов, мелких и средних. Практически все основные водораздельные и склоновые пространства сложены переслаивающимися разнородными, не выдержанными по простиранию и разрезу породами с различной проницаемостью [6, С.4].

Вахитовское месторождение углеводородного сырья расположено на вышеописанных «уникальных» водоразделах, которые по материалам бурения скважин-колодцев, поисковых, разведочных и наблюдательных скважин на глубину до 300 м содержат пресные, надежно защищенные от поверхностного загрязнения, подземные воды. Поэтому наблюдения за гидродинамическим режимом гидрогеологических подразделений, распространенных на водоразделах являются очень важными.

Вахитовское месторождение многокупольное и многопластовое. Залежи нефти установлены: в пластах Д5-2, Д5-1 афонинского горизонта; ДI пашийского горизонта; Дкт верхнефранского подъяруса (колганская толща).

Помимо нефтяных скважин, на территории Вахитовского месторождения развита сеть продуктопроводов от скважин на 3 АГЗУ (автоматизированные групповые замерные установки), а после нефтепродукты поступают на ДНС (дожимная насосная станция) и затем за пределы месторождения на территорию Дачно-Репинского месторождения.

Продуктопроводы, УПНГ (установки подготовки нефти и газа), замерные установки являются источниками поверхностного загрязнения, а добывающие и поглощающие скважины могут являться источниками как поверхностного, так и глубинного загрязнения. Добывающие скважины имеют в основном условно-горизонтальный профиль с открытым горизонтальным стволом в пределах продуктивного пласта. Глубина скважин по вертикали составляет в среднем 1945 м, по стволу – 2500 м. Конструкция скважин четырехколонная (направление, кондуктор, техническая и эксплуатационная колонны). Затрубное пространство всех колонн по проекту должно быть зацементировано до устья.

Добывающие, нагнетательные и поглощающие скважины оказывают хотя и точечное, но наиболее массированное, иногда необратимое, воздействие на геологическую среду, приводя к загрязнению почв, грунтов, поверхностных и подземных вод, и, как следствие, к прямому или косвенному изменению многих компонентов окружающей среды [7, С.41].

Наиболее эффективным методом обеспечения рациональной добычи подземных вод, осуществления контроля за их состоянием является организация мониторинга подземных вод, представляющего собой комплексную систему наблюдений, оценки и прогнозирования изменений состояния подземных вод под воздействием антропогенных и природных факторов. Основными объектами наблюдений при организации мониторинга подземных вод на месторождении являются гидрогеологические подразделения верхней гидродинамической зоны [8, С.125].

На месторождении первым от поверхности залегает северодвинский комплекс. Однако практического применения на площади горного отвода не имеет и практически сдренирован. Водоносный уржумский комплекс залегает также первым от поверхности, местами вторым, залегая под отложениями северодвинского комплекса [9, С.105].

Анализируя имеющиеся результаты химических анализов проб подземных вод уржумского комплекса, отчетливо выражается гидрохимическая обстановка Вахитовского месторождения подземных вод. Гидрохимическая характеристика водоносного комплекса по правому берегу реки Б. Уран, отличается от гидрохимической характеристики левого берега [10].

Химический состав подземных вод перспективой толщи на правом берегу реки Б. Уран в основном отнотипен. Подземные воды уржумского комплекса здесь пресные и слабосолоноватые, минерализация изменяется от 0,4 до 1,4 г/дм3 при средних доминирующих значениях 0,6-0,8 г/дм3. По анионам воды гидрокарбонатные, сульфатно-гидрокарбонатные, с глубиной состав меняется на гидрокарбонатно-сульфатный, что вполне закономерно. При гидрокарбонатном типе воды, содержание гидрокарбонатов составляет 61-71 мг-экв %, а сульфаты и хлориды приблизительно в одинаковых количествах.

При сульфатно-гидрокарбонатном составе, содержание гидрокарбонатов – 35-40 мг-экв %, роль сульфатов возрастает – 22-29 мг-экв %. И, наконец, при опробовании в скважине № 2П, где скважиной вскрыта максимальная мощность отложений уржумского комплекса, вода гидрокарбонатно-сульфатного состава; содержание сульфатов возрастает до 65 мг-экв % при подчиненном значении гидрокарбонат-ионов – 20 мг-экв %. По катионам воды в основном натриевые, в меньшей степени присутствуют кальций и магний. Анализ содержания анионов показывает, что при минерализации 1,1 г/дм3 гидрокарбонатные воды сменяются сульфатными.

По жесткости подземные воды уржумского комплекса на правобережье реки Бол. Уран встречаются от очень мягких с величиной общей жесткости от 1,8, до умеренно жестких с величиной в 9,7 мг-экв/дм3. При увеличении содержания солей Mg2+ и Ca2+, увеличивается и жесткость подземных вод.

Подземные воды толщи уржумского комплекса на левом берегу реки Бол. Уран пресные и слабосолоноватые, минерализация изменяется от 0,75 до 1,2 г/дм3 при доминирующем значении 0,8 г/дм3. По анионам воды гидрокарбонатно-хлоридные, гидрокарбонатные, реже хлоридно-гидрокарбонатные и смешанные.

Миграционные кривые содержания анионов показывают, что при величине минерализации 1,0 г/дм3 роль гидрокарбонат-ионов уменьшается, а повышается значение хлорид-ионов [7]. По катионам подземные воды комплекса, как и на правом берегу, в основном натриевые, в меньшей степени присутствуют кальций и магний. По жесткости подземные воды уржумского комплекса на левобережном участке Вахитовского месторождения очень мягкие с величиной общей жесткости от 0,8-1,2 до 5,0 мг-экв/дм3.

Для подземных вод характерно то, что среди микрокомпонентов в повышенном количестве присутствует общее железо. В скважинах его концентрация варьирует от 0,1 до 2,02 мг/дм3, составляя в среднем 0,8 мг/дм3. Повышенное содержание в подземных водах иона железа характерно практически для всех отложений большей части территории Оренбургской области. Остальные определяемые микрокомпоненты содержаться в незначительных количествах.

Выполненный анализ качества подземных вод уржумского комплекса обращает пристальное внимание на результаты опробования в скважине № 6П, глубиной 150 м, и опробования в скважине № 5П, так как величина минерализации 1,6-4,9 г/дм3 не характеризует истинного химизма уржумского комплекса в этом интервале. Подавляющее количество присутствующих здесь хлоридов не характерно для верхней части водоносного уржумского комплекса. Достаточно обратить внимание на результаты химических анализов расположенных в непосредственной близости скважин-колодцев: № 50262Р с величиной минерализации 0,75 г/дм3, учитывая еще и тот факт, что скважина глубже на 50 м; № 7П с величиной минерализации при всех трех опробованиях до глубины 300 м – 0,8-0,9 г/дм3.

Более того, при опробовании в скважине № 6П, величина минерализации уменьшается от 4,9 до 1,2 г/дм3. Скорее всего, повышенная минерализация свидетельствует о наличии техногенного загрязнения подземных вод от действия нефтяных скважин, что подтверждается наличием в этих скважинах повышенных содержаний нефтепродуктов – 0,22-0,4 мг/дм3. Рекомендуется организовать наблюдения за подземными водами уржумского комплекса в районе нефтяных скважин, а также нагнетательной скважины. В случае подтверждения трансформации природной геологической среды, необходимо выяснить источник загрязнения и принять мероприятия по его ликвидации.

Выводы

Из анализа обстановки состояния подземных вод по данным проб воды из наблюдательной сети скважин, а также с привлечением результатов из водозаборных скважин и скважин-колодцев на Вахитовском месторождении возникают превышения таких показателей как: железо, марганец, нефтепродукты и хлоридов. Данные показатели не характерны для этого месторождения, территория которого расположена на уникальных водоразделах, которые содержат пресные подземные воды до глубины 200-250 м. Во многих регионах страны за счет водоразделов организованы резервные надежно защищенные источники водоснабжения на случаи чрезвычайных ситуаций. Если «запустить» ситуацию с техногенным загрязнением водоразделов от деятельности нефтегазодобывающей отрасли, то можно с «легкостью» лишиться подобных надежно защищенных источников.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Куделина, И. В. Влияние разработки нефтяных месторождений на подземную гидросферу Оренбуржья / И. В. Куделина, Т. В. Леонтьева, М. В. Фатюнина // Региональные проблемы геологии, географии, техносферной и экологической безопасности : сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф., 18-20 нояб. 2019 г., Оренбург / Минобрнауки России [и др.]. - Электрон. дан. - Оренбург : Полиарт,2019. - С. 19-23. - 5 с.
  2. Леонтьева, Т. В. Вопросы методики гидрогеологических исследований и обоснование возможности восполнения запасов подземных вод / Т. В. Леонтьева // Известия вузов Кыргызстана, 2018. - № 2. - С. 14-17. . - 4 с.
  3. Куделина, И. В. К методологии гидрогеологических исследований в Южном Приуралье / И. В. Куделина // Новые направления работ на нефть и газ, инновационные технологии разработки их месторождений, перспективы добычи нетрадиционного углеродного сырья : материалы Всерос. науч.-практ. конф., / отв. ред. А. В. Коломоец. - Электрон. дан. - Оренбург : Агентство Пресса, 2019. - С. 57-59. - 3 с.
  4. Куделина, И. В. К истории освоения водных ресурсов Оренбургской городской агломерации / Куделина И. В. // Экологическая и техносферная безопасность горнопромышленных регионов : труды VII Междунар. науч.-практ. конф., 9 апр. 2019 г., Екатеринбург / Уральский гос. горный ун-т; отв. ред. А. И. Семячков. - Электрон. дан. - Екатеринбург : Уральский гос. горный ун-т, 2019. - С. 124-129. - 6 с.
  5. Леонтьева, Т. В. Поисково-разведочные работы на нефть и газ / Т. В. Леонтьева, Л. Ф. Хусаинова // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры : материалы Всерос. науч.-метод. конф. (с междунар. участием), 23-25 янв. 2020 г., Оренбург / М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования "Оренбург. гос. ун-т". - Электрон. дан. - Оренбург : ОГУ,2020. - С. 940-943. - 4 с.
  6. Барьерная роль осадочного чехла платформ в отношении углеводородов на примере Предуралья / А. Я. Гаев, И. В. Куделина, Т. В. Леонтьева, Т. И. Якшина // VII Кудрявцевские чтения : сб. тех. Всерос. конф. по глубинному генезису нефти и газа, 21-23 окт. 2019 г., Москва / М-во науки и высш. образования Рос. Федер. - Электрон. дан. - Москва : ЦГЭ,2019. - С. 1-6. - 6 с.
  7. Клименко, А. В. Попутный нефтяной газ и способы его переработки / А. В. Клименко, Т. В. Леонтьева // Новые направления работ на нефть и газ, инновационные технологии разработки их месторождений, перспективы добычи нетрадиционного углеводородного сырья : материалы Всерос. науч.-практ. конф. / отв. ред. А. В. Коломоец. - Электрон. дан. - Оренбург : Агентство Пресса,2019. - С. 40-42. - 3 с.
  8. Зинченко, Л.Е. Проект на создание наблюдательной сети и работ локального мониторинга подземных и поверхностных вод на Вахитовском месторождении нефти и в условной зоне влияния в 2005-2008 гг.(I этап)./ Л.Е. Зинченко. ЗАО «Восточная ГРЭ». Орск, 2005. - С. 122-148.
  9. Зинченко, Л.Е. Проект на проведение поисково-разведочных работ на подземные воды с подсчетом запасов на Вахитовском месторождении нефти ОАО «Сорочинскнефть»./ Л.Е. Зинченко. ЗАО «Восточная ГРЭ». Орск, 2005. С. 100-108.
  10. ОАО «Преображенскнефть» – [Электронный ресурс]. URL: http://www.prneft.ru/o-kompanii/proizvodstvo/ (дата обращения: 12.05.2021)

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Kudelina, IV Vlijanie razrabotki neftjanyh mestorozhdenij na podzemnuju gidrosferu Orenburzh'ja [Influence of the development of oil fields on the underground hydrosphere of the Orenburg region] / I.V. Kudelina, T.V. Leont'eva, M.V. Fatyunina // Regional'nye problemy geologii, geografii, tehnosfernoj i jekologicheskoj bezopasnosti : sb. st. Vseros. nauch.-prakt. konf., 18-20 nojab. 2019 g., Orenburg [Regional problems of geology, geography, technosphere and ecological safety: collection of articles. Art. Vseros. scientific-practical conf., 18-20 nov. 2019, Orenburg] / Ministry of Education and Science of Russia [et al.]. - Electron. Dan. - Orenburg: Polyart, 2019. -. - P. 19-23. ... - 5 p. [in Russian]
  2. Leont'eva, T.V. Voprosy metodiki gidrogeologicheskih issledovanij i obosnovanie vozmozhnosti vospolnenija zapasov podzemnyh vod [Questions of the methodology of hydrogeological research and substantiation of the possibility of replenishing groundwater reserves] / Leontyeva T.V. // Izvestiya vuzov Kyrgyzstan, 2018. - No. 2. - P. 14-17. ... - 4 p. [in Russian]
  3. Kudelina, IV K metodologii gidrogeologicheskih issledovanij v Juzhnom Priural'e [On the methodology of hydrogeological research in the Southern Urals] / IV Kudelina // Novye napravlenija rabot na neft' i gaz, innovacionnye tehnologii razrabotki ih mestorozhdenij, perspektivy dobychi netradicionnogo uglerodnogo syr'ja : materialy Vseros. nauch.-prakt. konf. [New directions of work on oil and gas, innovative technologies for the development of their fields, prospects for the production of unconventional carbon raw materials: materials of the All-Russian. scientific-practical conf.] / ed. A.V. Kolomoets. - Electron. Dan. - Orenburg: Press Agency, 2019. -. - P. 57-59. ... - 3 p. [in Russian]
  4. Kudelina, IV K istorii osvoenija vodnyh resursov Orenburgskoj gorodskoj aglomeracii [On the history of water resources development in the Orenburg urban agglomeration] / Kudelina IV // Jekologicheskaja i tehnosfernaja bezopasnost' gornopromyshlennyh regionov : trudy VII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., 9 apr. 2019 g., Ekaterinburg [Ecological and technosphere safety of mining regions: proceedings of the VII Intern. scientific-practical conf., 9 apr. 2019, Yekaterinburg] / Ural State mountain un-t; ed. A.I.Semyachkov. - Electron. Dan. - Yekaterinburg: Ural State mountain un-t, 2019. - P. 124-129. – 6 p. [in Russian]
  5. Leont'eva, T.V. Poiskovo-razvedochnye raboty na neft' i gaz [Prospecting and exploration work for oil and gas] / T.V. Leont'eva, L.F. Khusainova // Universitetskij kompleks kak regional'nyj centr obrazovanija, nauki i kul'tury : materialy Vseros. nauch.-metod. konf. (s mezhdunar. uchastiem), 23-25 janv. 2020 g., Orenburg [University complex as a regional center of education, science and culture: materials of the All-Russian. scientific method. conf. (with international participation), 23-25 Jan. 2020, Orenburg] / Ministry of Science and higher. education Ros. Federation, Feder. state budget. educated. institution of higher. Education "Orenburg. State University". - Electron. Dan. - Orenburg: OSU, 2020. -. - P. 940-943. - 4 p. [in Russian]
  6. Bar'ernaja rol' osadochnogo chehla platform v otnoshenii uglevodorodov na primere Predural'ja [Barrier role of the sedimentary cover of platforms in relation to hydrocarbons on the example of the Urals] / A. Ya. Gaev, I.V. Kudelina, T.V. Leont'eva et al. // VII Kudrjavcevskie chtenija : sb. teh. Vseros. konf. po glubinnomu genezisu nefti i gaza, 21-23 okt. 2019 g., Moskva [VII Kudryavtsevskie readings: collection of articles. those. Vseros. conf. on the deep genesis of oil and gas, October 21-23. 2019, Moscow] / Ministry of Science and Higher education Ros. Feder. - Electron. Dan. - Moscow: TsGE, 2019. - P. 1-6. - 6 p. [in Russian]
  7. Klimenko, A. V. Poputnyj neftjanoj gaz i sposoby ego pererabotki [Associated petroleum gas and methods of its processing] / A. V. Klimenko, T. V. Leontyeva // Novye napravlenija rabot na neft' i gaz, innovacionnye tehnologii razrabotki ih mestorozhdenij, perspektivy dobychi netradicionnogo uglevodorodnogo syr'ja : materialy Vseros. nauch.-prakt. konf. [New directions of work on oil and gas, innovative technologies for the development of their fields, prospects for the production of unconventional hydrocarbon raw materials: materials Vseros. scientific-practical conf.] / ed. A. V. Kolomoets. - Electron. Dan. - Orenburg: Press Agency, 2019. -. - P. 40-42. 3 p. [in Russian]
  8. Zinchenko, L.Ye. Proekt na sozdanie nabljudatel'noj seti i rabot lokal'nogo monitoringa podzemnyh i poverhnostnyh vod na Vahitovskom mestorozhdenii nefti i v uslovnoj zone vlijanija v 2005-2008 gg.(I jetap) [Project for the creation of an observation network and works for local monitoring of ground and surface waters at the Vakhitovskoye oil field and in the conditional zone of influence in 2005-2008 (stage I)] / L.Ye. Zinchenko. Vostochnaya GRE CJSC. Orsk, 2005 .-- P. 122-148.
  9. Zinchenko, L.E. Proekt na provedenie poiskovo-razvedochnyh rabot na podzemnye vody s podschetom zapasov na Vahitovskom mestorozhdenii nefti OAO «Sorochinskneft'» [The project for conducting prospecting and exploration work for underground waters with the calculation of reserves at the Vakhitovskoye oil field of JSC Sorochinskneft] / L.Ye. Zinchenko. Vostochnaya GRE CJSC. Orsk, 2005.P. 100-108. [in Russian]
  10. OAO «Preobrazhenskneft'» [JSC "Preobrazhenskneft"] - [Electronic resource]. – URL: URL: http://www.prneft.ru/o-kompanii/proizvodstvo/ (accessed: 12.05.2021) [in Russian]