Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Никонов Александр Иванович

Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ)
<
Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ)
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Никонов Александр Иванович. Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ) : Дис. ... канд. геол.-минерал. наук : 25.00.12 : Москва, 2003 127 c. РГБ ОД, 61:04-4/64

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Основные особенности геологического строения Щелковской и Касимовской структур 7

Глава 2. Влияние геодинамических процессов на формирование проницаемости разреза локальных платформенных структур 29

2.1. Влияние геодинамических факторов на формирование зон трещиноватости и неоднородности состава отложений

2.2 Учет современного геодинамического состояния геологической среды при эксплуатации ПХГ

Глава 3. Выделение зон повышенной трещиноватости пород различными методами 49

Результаты структурного дешифрирования территории

3.1. Поднятий на основе дистанционно-картографических методов Использование результатов палеоструктурных и структурных

3.2. Построений для выделения зон повышенной трещиноватости пород Выявление зон повышенной трещиноватости пород чехла

3.3. Геофизическими методами Комплексная интерпретация аэрокосмических и геолого-геофизических данных 89

Глава 4. Негативные последствия эксплуатации Щелковского ПХГ 95

Глава 5. Принципы эколого-геодинамического мониторинга и их практическая реализация на примере Щелковского ПХГ 112

Заключение 119

Литература 120

Введение к работе

Актуальность темы исследований. Создание подземных хранилищ газа (ПХГ) является экономически оправданным способом покрытия сезонных пиковых нагрузок газопотребления и резервом для компенсации возможных его недопоставок как при снижении добычи газа на отдельных месторождениях, так и при аварийных ситуациях на газопроводах.

В нашей стране, начиная с 50-х годов, интенсивно развивались научные исследования и практические работы по созданию ПХГ как в истощенных месторождениях нефти и газа, так и в обводненных локальных платформенных структурах.

Длительная эксплуатация (более 20-40 лет) подземных газохранилищ, расположенных в пределах центральной части Восточно-Европейской платформы, таких как Калужское и Щелковское, созданных в 60-х годах, Касимовское - в 1980 г., и др., позволила выявить факты миграции газа из них вплоть до дневной поверхности. Существующие представления о наличии мощной непроницаемой покрышки над искусственной залежью газа привели к ошибочным выводам о причинах его утечки. Они обычно связывались с технологическими факторами и объяснялись развитием трещин в цементном камне вокруг ствола скважин, а также иными аварийными ситуациями на скважинах. В меньшей степени они определялись геологическими причинами, обуславливающими миграцию газа через литологические окна в покрышке.

Анализ имеющейся геолого-геофизической, геодезической, геохимической, аэрокосмической информации о современном геодинамическом состоянии разломных зон платформенных территорий позволяет по-новому взглянуть на процессы миграции газа из хранилищ. Эти процессы связаны, прежде всего, с формированием зон горизонтальной и вертикальной трещиноватости пород осадочного чехла в обычных платформенных структурах, используемых для создания ПХГ. Активизация современных движений как природного, так и техногенного генезиса в подобных зонах приводит к неконтролируемым потерям газа и загрязнению недр.

Разработка комплекса методов, позволяющих выявлять зоны повышенной трещиноватости пород осадочного чехла и тем самым выделять потенциально опасные зоны возникновения возможных перетоков газа, определяет актуальность проводимых исследований.

Цель работы: Оценка роли геодинамического фактора при формировании зон повышенной проницаемости осадочных пород в геологических структурах, используемых под ПХГ,

Задачи: 1. Изучение роли геодинамических процессов в формировании проницаемых зон на Щелковском и Касимовском поднятиях.

2. Определение масштаба возможных негативных ситуаций эколого-геодинамического характера при эксплуатации ПХГ.

3. Разработка практических рекомендаций по постановке эколого-геодинамического мониторинга на ПХГ.

Фактический материал. Диссертация выполнена в Лаборатории экологических проблем нефтегазового комплекса ИПНГ РАН. Основу диссертации составляют данные, полученные автором при проведении полевых работ на территории Щелковского ПХГ. В диссертационной работе также использован опыт, полученный при проведении натурных исследований по выделению зон разломов, их картографированию, выявлению их по материалам дистанционного зондирования на Федоровском, Уренгойском, Ямбургском нефтегазовых месторождениях. Для проведения интерпретации полевых и лабораторных данных использовались фондовые геолого-гёофизические, гидрогеологические и др. материалы локального и регионального уровня, а также данные глубокого и структурного бурения на Щелковском и Касимовском поднятиях.

Научная новизна:

1. Показано, что вертикальные движения блоков фундамента при формировании локальных платформенных структур создают во всем комплексе осадочного чехла систему зон повышенной трещиноватости.

2. На основе анализа и интерпретации комплекса аэрокосмических, геолого-геофизических и геохимических методов впервые выявлен ряд зон повышенной трещиноватости пород на Касимовском и Щелковском ПХГ. В частности, подобные зоны, нарушающие герметичность покрышки искусственных залежей газа, установлены в сводовых частях обоих поднятий.

3. Установлено, что при эксплуатации ПХГ необходимо учитывать разломно-блоковый характер строения геологической среды, обусловленный проявлением процессов палео- и современной геодинамики недр.

4. Показано, что эксплуатация ПХГ приводит к проявлению современных геодинамических процессов в зонах повышенной трещиноватости пород (разломов), которые могут вызвать неблагоприятные экологические последствия и служить одной из причин возникновения аварийных ситуаций на технологических объектах.

Основные защищаемые положения.

1. Методы анализа аэрокосмических, геолого-геофизических и палеогеодинамических данных, позволяющие выявить зоны повышенной трещиноватости пород.

2. Современная геодинамическая активность недр определяется наличием зон повышенной трещиноватости пород (разломов) и проявлением в них аномальных деформационных процессов, приводящих к нарушению герметичности покрышек искусственной залежи газа.

3. Эколого-геодинамический риск объектов ПХГ определяется уровнем геодинамической активности недр.

4. Состав и структура эколого-геодинамического мониторинга на ПХГ. Практическая значимость определяется новизной методического подхода к интерпретации геолого-геофизических данных с целью выделения зон повышенной трещиноватости. Именно эти зоны определяют уровень экологической и промышленной безопасности объектов нефтегазового комплекса и позволяют контролировать рациональный объем хранилища. Впервые удалось показать взаимосвязь геодинамических процессов с экологическим состоянием геологической среды и разработать практические рекомендации по постановке геодинамического мониторинга на ПХГ.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: Всероссийской научно-технической конференции «Экология и геофизика» (Дубна, 1995); Научно-технической конференции «Экологические проблемы на нефтегазовых объектах суши и континентального шельфа» (Москва, 1995); Международной практической конференции «Геоэкология и современная геодинамика нефтегазовых регионов» (Москва, 2000); Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы» (Москва, 2000); Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы «Взгляд в XXI век» (Москва, 2000); III международном рабочем совещании «Геодинамическая и экологическая безопасность при освоении месторождений газа, его транспортировке и хранении» (Санкт-Петербург, 2003 г.).

Автор работы участвовал в семинарах и рабочих совещаниях, проводимых в ООО «Мострансгаз», ВНИИГАЗе, ОАО «Газпром» по вопросам оценки результатов воздействия на окружающую среду объектов ПХГ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, общим объемом 127 страниц печатного текста, иллюстрирована графическими приложениями, _6_ таблицами, и сопровождается списком литературы, содержащим 95 наименовании.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям академику РАН А.Н. Дмитриевскому и д.ф.-м. наук, профессору Ю.О.Кузьмину за постановку задачи и конструктивную помощь на протяжении всего периода работы.

Автор выражает искреннюю признательность д.т.н. В.М.Максимову, д.г.-м.н. И.М. Шахновскому и всем сотрудникам Лаборатории экологических проблем нефтегазового комплекса - д.т.н. Н.М. Давиденко, к.г.-м.н. М.П. Юровой, В.В. Кравцову, к.т.н. Е.Ф. Лимару, СИ. Самородской за ценные консультации и моральную поддержку.

Автор также признателен сотрудникам ООО «Мострансгаз» О.М. Корабельникову, И.В. Мусинову за предоставленные материалы и сотрудничество в разработке научно-практических задач.

Влияние геодинамических факторов на формирование зон трещиноватости и неоднородности состава отложений

Исследуемая территория приурочена к южной части Московского артезианского бассейна, соответствующего одноименной палеозойской котловине. Водоносные комплексы охватывают весь осадочный чехол и приурочены к породам протерозойского, палеозойского, мезокайнозойского и четвертичного возраста. Область питания водоносных горизонтов нижнего карбона и девона

Геологический разрез верхней части Щелковской структуры н преде, которой распространены пресные водоносные горизонты (обозначения водоносных горизонтов см. в условных обозначениях) выходит на дневную поверхность на склонах Воронежской антеклизы. Сток этих вод направлен в сторону падения пород, т.е. к центральной части Московской синеклизы.

Общее описание всех водоносных горизонтов осадочного разреза составлено на основании фактических материалов по хорошо изученной Щелковской структуре.

Четвертичный водоносный горизонт залегает вблизи дневной поверхности и распространен в песчано-глинистых отложениях ледникового, водноледникового, аллювиального и озерно-болотного генезиса, имеющих толщину от 1 до 10 м. Нижним водоупором для него обычно являются юрские глины. В местах их размыва он сливается с нижележащим амеревским горизонтом.

Клязьминский водоносный горизонт на исследуемой территории Щелковского поднятия приурочен к клязьминскому надгоризонту гжельского (Сз g) яруса верхнего карбона. Водовмещающими породами служат доломиты и долом итизированные известняки турабьевского подгоризонта. Нижний водоупор образуют глины щелковской толщи.

В долине р. Клязьмы на участке территории от г.Щелкого до г.Павловский-Посад наблюдается обширная область размыва юрских глин. "Окна" размыва характеризуются наилучшими условиями связи клязьминского горизонта с кайнозойским водоносным комплексом.

Его питание осуществляется за счет вышележащего четвертичного горизонта и поверхностных водотоков. В пределах территории ПХГ этот водоносный горизонт является слабонапорным. Наибольшее значение водопроводимости, как правило, приурочено к долине р.Клязьма и к площадям размыва юрских глин. По составу воды пресные сульфатно-гидрокарбонатные, магниево-кальциевые с минерализацией 0.2-0.65 г/л.

На гидрогеологическом разрезе (рис.6) краевые флексурообразные части структуры ограничены в районе Медвежьих озер глубоким врезом, заполненным четвертичными отложениями до кровли щелковских глин, а в районе р.Клязьмы врезом ее долины в доломиты турабьевского горизонта. Такого рода границы структуры могут быть связаны с зонами глубинных разломов. Эти зоны имеют хорошую корреляцию в плане с линеаментами, выявленными по материалам аэрокосмических съемок.

Касимовский водоносный горизонт приурочен к касимовскому ярусу (С3 ksm) верхнего карбона. Водовмещающими породами являются известняки, доломиты, мергели и глины Измайловской, мещерской, перхуровской, Неверовской, ратмировской, Воскресенской и суворовской толщ. Мощность его составляет 25-30 м. От клязьминского горизонта он отделяется толщей щелковских глин, мощность которых составляет в среднем от 5 до 20 м. Аргиллитоподобные глины содержат прослои песчаников, по которым возможна гидравлическая связь с вышележащими водами. Нижним водоупором служит кревякинская глинисто-мергелистая толща.

Горизонт напорный. До начало эксплуатации статические уровни находились на абсолютных отметках 130-150 м. В настоящее время в результате эксплуатации сформировалась обширная депрессионная воронка с максимальными понижениями уровня вод в районе г.г.Щелково, Чкаловский до 60 м.

Водовмещающие породы характеризуются в районе исследований значительной неоднородностью фильтрационных свойств. Величина водопроводимости изменяется от 200-300 до 1000 м/сут. Состав вод гидрокарбонатный магниево-кальциевый с минерализацией 0.12-0.42 г/л и общей жесткостью от 4 до 7.8 мг-экв/л. По долине р.Клязьмы и ее притокам водопроводимость достигает наибольших значений - 1500 м2/сут.

Под влиянием эксплуатации сформировался сложный рельеф пьезометрической поверхности. В пределах Щелковского поднятия уже в 1983 г. минимальные абс. отметки уровня вод в его центральной части составили 80-83 м. В настоящее время на Щелковском водозаборе статические уровни горизонта находятся ниже начального их положения на 11-14 м, а в центральных частях поднятия до 20 м.

Подольско-мячковский водоносный горизонт распространен на всей территории Щелковского района и приурочен к одноименным горизонтам верхнего подъяруса среднего карбона.

Водовмещающие породы представлены известняками с тонкими, не выдержанными прослоями доломитов, мергелей, глин. Общая мощность горизонта составляет 50-60 м и достаточно выдержана по площади. От вышележащего касимовского горизонта отделяется кревякинской (С2 кг) 13-ти метровой толщей мергелей и красноцветных глин. Нижним водоупором служит глинистая толща каширского (Сг ks) горизонта. Воды питьевого горизонта гидродинамически связаны как с нижележащим каширским горизонтом, так и с вышележащими водоносными горизонтами вплоть до четвертичного. Состав вод носит пестрый характер и изменяется от гидрокарбонатно-сульфатных кальциево-магниевых (северная и западная часть поднятия) до сульфатно-гидрокарбонатных кальциево-магниевых (восточная часть). Общая минерализация составляет 0.14-0.40 г/л. Водоносный горизонт напорный.

Каширский водоносный горизонт представлен водовмещающими породами, состоящими из известняков, разделенных прослоями мергелей и глин, общей мощностью до 50 м. Его кровля залегает на глубине 165 м (в своде поднятия). Воды пресные, гидрокарбонатно-натриевые с минерализацией от 0.14 до 0.4 г/л. Абсолютная отметка статического уровня по данным на 1939 г. в г.Щелково составляла+125 м.

Рассмотренные водоносные горизонты, относящиеся к зоне пресных вод, характеризуются высокой трещиноватостью пород и неоднородностью их фильтрационных свойств по разрезу, что явно связано с периодичностью проявления неотектонических движений на этой территории.

Окско-серпуховской водоносный горизонт. Воды, содержащиеся в известняках окского и серпуховского возраста, имеют пресный, гидрокарбонатно-сульфатно-натриевый состав с общей минерализацией 0.4-0.53 г/л. Кровля горизонта залегает на глубине 220 м. Начальные дебеты скважин в 1947 г. достигали до 250 м3/час. Перекрывается этот водоносный горизонт повсеместно выдержанной пачкой верейских глин мощностью 11-14м.

Зона пресных вод отделяется от соленых вод и рассолов 90 м пачкой известняков и доломитов среднего карбона, которые залегают на размытой поверхности пород нижнего карбона.

Поднятий на основе дистанционно-картографических методов Использование результатов палеоструктурных и структурных

Технология создания и эксплуатации подземных газохранилищ в водоносных горизонтах локальных платформенных структур предполагает наличие пласта-коллектора, в пределах которого его эксплуатационные параметры, такие как открытая пористость, проницаемость, газоотдача и т.п. распределены относительно равномерно. Полагается также, что перекрывающая его глинистая или карбонатная покрышка представлена однородными по составу отложениями, характеризующимися непроницаемыми свойствами для миграции через нее газа. Объем рассчитанной ловушки обычно определяется замыкающей изогипсой, не позволяющей газу уйти за гидродинамический затвор. В связи с выше перечисленными критериями основной задачей разведочного этапа является создание адекватной физико-геологической модели планируемого объекта закачки газа и оценка ее эффективного использования при дальнейшей эксплуатации ПХГ.

Существующая точка зрения на формирование и строение платформенных структур, в которых отсутствуют скопления УВ, связана с представлениями о том, что они являются пликативными складками без разрыва сплошности пород (Косыгин, 1964). Герметичность покрышек для таких структур определяется мощностью и составом водонепроницаемых отложений. Характерным примером таких представлений являются геологические модели терригенной пачки девона Касимовского и Щелковского поднятий, построенные Резником Б.А., Лерман В.А. и Гордеевой А.Д.. Отсутствие в пределах данных поднятий следов сдвиговых смещений в породах осадочного чехла, измеряющихся десятками метров, по их мнению, обосновывает герметичность покрышек ПХГ. Автором на основе комплексной геолого-геофизической информации делается вывод о том, что наличие высокой литофациальной неоднородности, а также повышенной трещиноватости пород девона и нижнего карбона в основном обусловлено проявлением малоаплитудных, разнонаправленных периодических движений блоков фундамента. Образующиеся при этом зоны вертикальной трещиноватости (см.главу 2) представлены не трещинами сдвига, а трещинами отрыва, по которым осуществляется перенос вещества из нижних горизонтов пород в вышележащие. Эти зоны проявляют себя как долгоживущие геодинамически активные самостоятельные геологические объекты. Это способствует их проявлению в прямых и косвенных индикаторах, дешифрирующихся на материалах дистанционного зондирования.

Современные геодинамические процессы, проявляющиеся в зонах повышенной трещиноватости (разломов) пород, определяют негативный характер экологических и экономических последствий функционирования ПХГ.

Факты, полученные после первых лет эксплуатации различных ПХГ, показывают, что недоучет геодинамических факторов может приводить к неконтролируемым потерям газа и к уменьшению объема ловушки за счет ее пересечения зонами вертикальной трещиноватости. Ошибочность представлений об абсолютной герметичности структур, используемых для создания в них ПХГ, опровергается фактическими данными о проникновении газа в вышележащие горизонты пласта-коллектора. Эти представления закладываются на стадии проекта разработки ПХГ по данным гидродинамических и геохимических исследований в скважинах.

Решающими данными о герметичности покрышек является информация о различии пьезометрических уровней водоносных горизонтов и их химического состава, вскрываемых в пределах всего исследуемого разреза пород. Вывод о герметичности является верным в том случае, если вертикальные зоны трещиноватости, расположенные над водоносными горизонтами; на момент изысканий закальматированы вторичными минералами и являться непроницаемыми. Последующий процесс создания искусственной залежи и доведения ее до проектного объема сопровождается закачкой газа в пласт-коллектор под давлением, превышающим пластовое на 5-Ю атм. Возникающие критические деформации во всем комплексе пород, расположенных над искусственной залежью могут достигать величины 10 "5 - 10"4. Они являются порогом прочности для большинства геоматериалов. В связи с этим, неучтенные на стадии проектирования зоны вертикальной трещиноватости, пересекающие залежь, активизируются в первую очередь, так как являются участками пород с изначально ослабленными физико-механических свойствами. Дальнейший циклический процесс отбора и закачки 96 газа в ПХГ приводит к увеличению трещиноватости в данных зонах и процессам вертикальной миграции газа.

По данным Каприелова (1994а) на обследованных ПХГ отмечается наличие водорастворенного газа в водоносных горизонтах, расположенных выше пласта-коллектора. Причины данного явления многофакторны и специалистами ВНИИГаза в основном сводятся к следующему:

- перетокам газа в вышележащие горизонты через литологические окна в глинистых покрышках;

- миграции газа по затрубному пространству скважин за счет их плохой цементации или образованию трещин в цементном камне;

- прорыву газа за гидродинамический затвор;

- аварийным ситуациям и осложнениям при бурении скважин.

С позиции автора данная проблема намного шире и не сводится чисто к техническим и технологическим причинам. Все выше приведенные факторы относятся в большей степени к методам создания адекватной физико-геологической модели объекта хранения газа и ее последующей проверки при эксплуатации.

Анализ приведенных факторов осуществлен автором работы на примере хорошо изученного Щелковского ПХГ, эксплуатирующегося в течение 40 лет. Основной рабочий пласт - щигровский горизонт верхнего девона, залегающий на глубине 850-900 м, эксплуатируется с 1963г. Расчетная емкость ловушки составляла 3,3 млрд.м3. Помимо этого, с целью увеличения объема ПХГ, в 1964 г. началось освоение нижележащего ряжского горизонта среднего девона, залегающего на глубинах 1100-1200 м. Его расчетный объем составил 3,2 млрд.м3. В 1978 году из-за высокой обводненности ряжского горизонта и неконтролируемых процессов распределения в нем газа, его эксплуатация была прекращена. С этого времени эксплуатация ПХГ была сосредоточена только в щигровском горизонте.

Анализ разработки Щелковского ПХГ показал, что на протяжении всего периода его эксплуатации имел место существенный разбаланс газа в пласте. В конце 1970г. он оценивался в 815-930 млн. м3, а к концу 1994 года - потери газа достигли 1460-1560 млн.м3. В период всей эксплуатации ПХГ наблюдалось постоянное увеличение водного фактора. Количество отбираемой жидкости в 1970-1974 г.г. достигло 10 тыс.м3, а в 1994-1995 годах - 67,2 тыс.м3. В те же временные интервалы суммарный отбор газа резко уменьшился, соответственно, с 1,2 млрд.м3 до 300 млн. м3.

Начиная с 70-х годов, активное обводнение эксплуатационных скважин сопровождалось интенсивным выносом песка из коллектора и образованием песчаных пробок, что приводило к необходимости проведения большого объема капитальных ремонтных работ на скважинах и к закрытию некоторых эксплуатационных скважин.

Ухудшение гидродинамических условий эксплуатации ПХГ отмечается с 1974г. после перевода его в пиковый режим работы, что привело к сокращению продолжительности сезонов отбора и увеличению суточной производительности хранилища. Помимо этого общей обводненности залежи способствовали некоторые техногенные обстоятельства, такие как вынужденное сокращение продолжительности сезонов отбора газа и связанное с этим увеличение суточной производительности скважин. В период эксплуатации ПХГ также отмечалось плохо контролируемое растекание газа в пласте, а в отдельных частях структуры его уход за гидродинамический затвор. Эти факты привели к снижению проектных значений пластовых давлений и углублению общей воронки депрессии.

Интенсивная разработка ПХГ привела к изменению геохимического состава воды верхних водоносных горизонтов и увеличению в них газонасыщенности (Анализ воздействия объектов ПХГ..., 1977). Изменение минерализации и содержания УВ в питьевых горизонтах подземных вод определялось путем сравнения их химического состава в разные временные интервалы - до и после начала эксплуатации ПХГ.

Построений для выделения зон повышенной трещиноватости пород Выявление зон повышенной трещиноватости пород чехла

Известно, что изменение внутренних параметров в локальных зонах изначально нарушенной среды приводит к параметрическому возбуждению современного напряженно-деформированного состояния и, как следствие, к возникновению суперинтенсивных деформаций (СД) земной поверхности

Продемонстрировать данный механизм можно на следующем примере (рис.43). Несколько водоносных горизонтов пересекаются зоной вертикальной трещиноватости. Во время закачки газа в породах, расположенных ниже водоносного горизонта, образуются зоны локального разуплотнения пород, либо меняется их модуль упругости за счет их обводнения. В эти моменты над дневной поверхностью этой зоны обнаруживается увеличение концентрации Не и СН4 в 2-3 раза (Жуков B.C., Изюмов С.Ф., Кузьмин Ю.О., 1990), что характеризуется вертикальным газовым подтоком и, как следствие, внедрением подземных вод из нижележащих водоносных горизонтов в вышележащие. Может осуществляться проникновение вод более пресных в нижележащий водоносный горизонт при сформировавшейся гидродинамической депрессионной воронке, вызванной откачкой больших объемов воды. Разуплотнение пород фиксируется формированием гравитационной аномалии (5Ag), а последующий процесс деформации пород в зоне разлома приводит к проседанию поверхности земли и формированию у -аномалии.

Выявленные негативные последствия эксплуатации ПХГ, в большей степени, обусловлены СД-процессами, что создает опасность функционирования данного комплекса технических систем (Кузьмин, 1999, Никонов, Кузьмин, 1999). Полагая, что геодинамическая опасность есть вероятность появления современных суперинтенсивных деформаций в данном месте и в данное время, можно перейти к определению эколого-геодинамического риска функционирования ПХГ.

Для разработки подходов к оценке экологических рисков необходимо определить, что такое риск, а также объект, на который оказывается воздействие.

Теория рисков все больше находит применение при решении задач, связанных как с потенциально опасными природными процессами, оказывающими негативное влияние на экологию природной среды, так и с различными видами страхования.

Существуют различные трактовки понятия риска в зависимости от области, где оно применяется. Под риском в страховании понимается гипотетическая возможность наступления ущерба. В теории статистического оценивания под риском понимается математическое ожидание функции потерь при отыскании оценок параметров математической модели или ее структуры. В теории игр под риском (функцией риска) понимается математическое ожидание функции потерь какого-либо субъекта при игре с природой. В теории статистических решений и в статистической теории распознавания образов риск рассматривается как математическое ожидание потерь. В газовой промышленности риск формулируется как вероятность аварии, объединенная с возможными последствиями. Автор работы понимает под риском математическое ожидание ущерба (Кузьмин, 1999; Кузьмин, Никонов, 2001; Кравцов, Никонов, Юрова, 1999).

Учитывая, что платформенные регионы являются преимущественной (основной) средой обитания человека и районами добычи нефти и газа и его хранения, то наличие фактора СД платформенных разломов коренным образом меняет уровень экологического риска для этих территорий. В этом случае возникает новый вид экологической опасности - эколого-геодинамический риск.

В связи с выше сказанным эколого-геодинамический риск обуславливается современной геодинамикой разломных зон и рассматривается как потенциально опасный природиыйфактор, способный оказывать негативное влияние на среду обитания человека, выражающийся в экономическом эквиваленте затрат от предполагаемого или нанесенного ущерба. При этом следует иметь в виду, что СД-процессы определяют геодинамический риск в двух формах - прямом и косвенном. Прямая форма проявляется в том, что деформации земной поверхности, обусловленные современной геодинамикой,в зонах разломов достигают уровня 3-5x10"5 в год, а это значение превышает пороги прочности (разрушения) большинства твердых тел и конструкционных материалов, определяемых на уровне 10"4. Косвенное (опосредованное) участие СД-процессов проявляется через воздействие аномальных деформаций на активизацию физико-химических и, как следствие, экзогенных и эндогенных процессов (оползни, карстовые процессы, плывунные явления, осуществление вертикальной фильтрации флюида к поверхности либо на глубину из ниже- или вышележащих горизонтов пород и т.д.).

Похожие диссертации на Роль геодинамических процессов в функционировании подземных хранилищ газа (На примере Щелковского и Касимовского подземных хранилищ)