ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ

Поверхностные воды, как и почво-грунты и атмосферный воздух, несут основное бремя негативного воздействия разрабатываемых и разведываемых месторождений Прикаспийской впадины. Основными объектами экологической «экспансии» являются Каспийское море и впадающие в него реки Волга и Урал (с притоками).

Каспийское море является самым крупным в мире внутриконти- нентальным водоемом, не связанным с мировым океаном, площадь которого около 400 тыс. км2. Территория Прикаспия охватывает его северную часть в пределах Российского и Казахстанского секторов. В море обитает более 500 видов растений и 850 видов животных, в том числе крупнейшее в мире стадо осетровых рыб (90% мирового запаса).

Необходимо отметить, что на сегодня нет надежной информации как о масштабах загрязнения Каспийского моря, так и о качественном составе химических веществ техногенного происхождения из-за отсутствия организованной системы наблюдения на всей акватории. Получаемая информация о токсических веществах не позволяет разделить антропогенную и биогенную составляющие при определении источников загрязнений.

Но является общепризнанным, что основными загрязнителями Каспия являются речной сток, не имеющий отношения к разрабатываемым месторождениям (до 90% от общего объема загрязнений), и нефть, в том или ином виде попадающая в море. Как загрязнители нефть и нефтепродукты представляют собой опасность для окружающей среды и ее обитателей. Одна тонна нефти способна покрыть до 12 км2 водной поверхности и нанести жестокий удар по биологическому равновесию моря: пятно не пропускает солнечные лучи, замедляет обновление кислорода в воде, снижается биологическая продуктивность. Скорость перемещения такого пятна равна 3,5% скорости ветра, а растворимость нефти в воде без предварительного взбалтывания составляет 1,5 мг/л, в то время как ее токсичность проявляется в воде при концентрации чуть более 1 мг/л.

Известно, что нефть и нефтепродукты, попадая на открытую поверхность моря, в результате эмульгирования могут проникать в глубинные слои воды. Обнаружено, что через 3 недели после аварии танкера частицы нефти размером до 1 мм, осаждающиеся вместе с частицами взвеси, установлены на глубинах до 80 м, а на поверхности обнаружены свободно плавающие конгломераты нефтепродуктов размером до 1—5 мм.

Довольно сложная экологическая обстановка складывается на участках, примыкающих к действующим и законсервированным нефтяным месторождениям северного и восточного побережья Каспийского моря. Подъем уровня Каспия на фоне сгонно-нагонных явлений приводит время от времени к их подтоплению, в результате происходит сток в море технологических отходов. В настоящее время обширные площади на этих нефтепромыслах представляют собой череду заброшенных амбаров, не прошедших надлежащей рекультивации, и просто участков со следами, которые оставила нефть, основательно пропитавшая почву. Уже 20 таких месторождений, расположенных в Атырауской области, подвержены воздействию вод Каспия. Оказались затопленными также 102 скважины, многие из которых имеют пропуски устьевого оборудования и межколонные перетоки. В результате происходит нерегулируемая разгрузка нефтепродуктов в море.

Среднегодовое загрязнение нефтепродуктами морской воды Северного Каспия за последние 10 лет изменяется от 1 до 4 ПДК и достигало 11 ПДК. Общая площадь замазученных земель по разным оценкам составляет около 700-750 га, на которых разлито почти 200 тыс. т нефти. По данным Агентства по чрезвычайным ситуациям РК, только в 1994 г. произошло 753 аварийных разрыва нефтепроводов с разливом нефти на рельеф. Нагонные волны Каспия вымывают из почвы нефть и несут ее в море, заражая не только воду, но и ихтиофауну региона.

Реки Урал, Илек, являющиеся крупнейшими поверхностными водотоками Западно-Казахстанской области, прямому воздействию близрасположенного Карачаганакского месторождения не подвержены, разве что в местах пересечения газопроводами очищенного и неочищенного газа, конденсатопроводами и другими внешними инженерными коммуникациями. В то же время, р. Илек принимает ряд притоков, протекающих либо в непосредственной близости от месторождения (р. Утва), либо пересекающих его (р. Березовка).

Реки Утва и Березовка являются водотоками с отсутствием стока или минимальными его величинами в меженный период. По результатам выполненных анализов проб воды установлено, что концентрации тяжелых металлов, таких как медь, цинк, свинец не превышают ПДК, в то же время содержание никеля выше ПДК в 18 раз, кадмия — 17 раз, кобальта — 2 раза. Организованный сброс сточных вод в реки отсутствует, а загрязнение их происходит, в основном, в период дождей и паводка, когда загрязняющие вещества смываются с прилегающих территорий

Особняком здесь обстоят дела с прудом-накопителем воды балки Кончубай. Хотя химический состав его изучен слабо, имеющиеся данные позволяют высказать весьма не радужный прогноз. В 1989 г. Оренбургский сельскохозяйственный институт с целью установления его загрязнения провел геохимическое обследование. Установлено, что минерализация придонных вод составляет 23,52 г/л, а содержание бензапирена превышает ПДК в 100 раз. Инфильтрация таких вод в водоносный горизонт может привести к его загрязнению, что в свою очередь скажется на качестве воды в р. Березовка. Это тот случай, когда загрязненные поверхностные воды приведут к загрязнению подземных.

Это не единственный случай, поскольку на всех крупных разрабатываемых месторождениях Прикаспия — и на Астраханском, и на Карачаганакском, и на Тенгизском, действуют полигоны подземного захоронения промстоков, которые могут рассматриваются как потенциальный источник загрязнения подземной гидросферы. На Астраханском месторождении утилизация промстоков осуществляется в водоносные горизонты юрских отложений, на Карачаганакском — триасовых, а на Тенгизе — неокомских.

Поскольку существующие технологии очистки промстоков названных месторождений не позволяют получить экологически безопасный «продукт», были приняты решения по их утилизации в глубокие водоносные горизонты, что приводит к непосредственному загрязнению принимающих пластов-коллекторов. И если факт загрязнения глубоких водоносных горизонтов признается неоспоримым, то с экологической точки зрения данный проект следует считать безопасным, поскольку прямое отрицательное воздействие промстоков направлено не на окружающую среду, в непосредственном контакте с которой находится человек, а на глубокие горизонты геологической среды. И лишь аварийные нештатные ситуации могут поставить данный безопасный проект в один ряд с экологическими катастрофами. В этой ситуации на первый план выходят вопросы надежности принятых технологических решений.

На Карачаганакском месторождении существует еще один природный объект неорганизованных выбросов загрязняющих веществ многовекторного направления, оказывающий негативное воздействие одновременно на атмосферный воздух и подземные воды. Речь идет о грифонах зоны техногенной загазованности. Сегодня уже слышны голоса, что эта зона не является опасной, поскольку ее активность пошла на спад еще в 1990-х гг. Однако это далеко не так. Обратимся к фактам.

Под грифонами следует понимать фонтанные (малые, средние, мощные) газо-нефте-водопроявления вскрытых продуктивных пластов, выходящие на земную поверхность. Происхождение грифонов имеет, как правило, техногенную природу, и Ка- рачаганакский случай не является исключением, о чем было сказано выше. С экологической точки зрения эта зона создает особую опасность загрязнения окружающей среды, поскольку через устья грифонов происходит поступление в атмосферу загрязняющих компонентов газоконденсатной залежи, а на поверхности водоносного комплекса неоген-четвертичных отложений появились нефтепродукты и ингибиторы коррозии, применяемые на месторождении. Причина опасности кроется в самой схеме ликвидации аварийного ствола скв. 427 (рис. 7.1).

Как видно из рисунка, схема ликвидации аварийного ствола скважины 427 не может быть признана безопасной, поскольку устьевой ликвидационный мост установлен без перекрытия нарушения в технической колонне 324 мм в интервале 260—282 м. Более того, подошва этого моста может оказаться на любой глубине. Результаты мониторинга, проводимого в зоне техногенной загазованности по фонду разгрузочных скважин, показывают, что в скважине 4рр время от времени отмечаются, пусть и небольшие, устьевые давления.

Схема ликвидации скв. 427

Рис. 7.1. Схема ликвидации скв. 427

Появление этого давления можно объяснить только продолжающейся подпиткой юрских водонасыщенных горизонтов газом продуктивной толщи, поступающим через некачественно зацементированный интервал аварийного ствола. Другого объяснения быть не может, и происходит это, очевидно, по следующей схеме.

Газ продуктивной толщи заполнил обрушенный ствол скважины 427, обладающий явно более высокой проницаемостью, чем околоскважинная зона. Под цементным мостом (глубина 2585 м), выполняющим роль своеобразной покрышки, формируется апикальная часть залежи свободного газа продуктивной толщи. Высокое давление газа при невысоком качестве цементного моста вполне могло способствовать формированию в цементном камне микрозазоров в контактном пространстве «цементный камень — стенка скважины», по которым газ поступает в верхнюю обрушенную часть ствола, обладающую кратно более высокой проницаемостью, чем микрозазоры цементного камня.

В верхней части обрушенного пласта залежь не может образоваться, поскольку отсутствует покрышка, а с глубины 996 м газ попадает в колонное пространство технической колонны, заполненное буровым раствором, и всплывает под подошву ликвидационного моста, формируя здесь газовую шапку, подошва которой не может опуститься ниже верхней отметки нарушения колонны в интервале 260—280 м. В связи с тем, что проницаемость верхней части обрушенного ствола не сопоставима со скоростью всплывания газа в буровом растворе технической колонны, избыточное давление в газовой шапке под ликвидационным мостом появляется с определенной цикличностью. В этот момент происходит миграция газа через нарушение колонны в юрский водоносный горизонт, периодически вызывая в скважине 4рр избыточное устьевое давление.

Близлежащие скважины 1 рр — Зрр так же реагируют на гидродинамическое состояние водоносного комплекса неоген-четвер- тичных и юрских отложений в районе скважины 427, несмотря на утверждение некоторых исследователей о «надежной изоляции аварийного ствола». По результатам исследований 1998—99 гг. статический уровень в этих скважинах находится в непосредственной близости от устья (0,92—2,17 м), в то время как в более отдаленных скважинах глубина статического уровня более 10—15 м. Следовательно, «дыхание» продуктивного пласта здесь проявляется весьма рельефно и газ основной залежи продолжает поступать в надсо- левой разрез.

Загрязнение подземных вод неоген-четвертичного комплекса связано с авариями на разгрузочных скважинах 11рр и 15рр, выбросы из которых произошли при вскрытии юрских газонасыщенных коллекторов и проведенной перфорации неогеновых отложений в скважинах 1рр и 2рр. В первом случае, после открытого фонтанирования и обрушения необсаженного ствола скважин 11рр и 15рр, некоторое время продолжалось поступление газа в атмосферу через обрушенный ствол, что приводило к частичной разгрузке газа в неогеновый горизонт, сопровождавшееся выпадением в пласте конденсата.

Во втором случае, после перфорации неогеновых интервалов в скважинах 1рр и 2рр в мае 1988 г. и герметизации устья техногенный газ юрских пластов разгружался в неогеновые горизонты, что привело к выпадению конденсата и загрязнению водоносных горизонтов углеводородами.

Попавшие в водоносный комплекс неоген-четвертичных отложений углеводороды представляют потенциальную опасность поверхностным водотокам. Как отмечалось ранее, в районе скважины 427 в настоящее время отмечена «сводовая» часть небольшого купола растекания, и направление грунтового потока ориентировано к северу и северо-востоку в сторону глубоких дрен р. Березовка и Илек, где может происходить их разгрузка.

И последнее. Пожалуй, наиболее взрывоопасная ситуация, которая может иметь довольно серьезные негативные последствия для всего Прикаспийского региона, — это выход из строя старых разведочных и эксплуатационных скважин. Основная причина кроется в коррозии, активно протекающей в столь агрессивной среде.

Астраханское ГКМ было введено в разработку одним из первых и уже в начале эксплуатации стало ясно, что месторождение является экологически опасным, требующим поиска эффективных решений при возникновении нештатных ситуаций. Для решения этих проблем были подключены ведущие научно-исследовательские институты и, тем не менее, аварии и выбросы ядовитой продукции сопровождают эксплуатацию месторождения все это время.

В настоящее время на всех месторождениях предусматривается использование коррозионно устойчивых труб и применение ингибиторов коррозии, что должно положительно сказаться на продолжительности работы скважин. Но первые скважины на месторождениях бурились без учета влияния агрессивной среды подсолевого комплекса на обсадные трубы и скважинное оборудование, и сегодня, согласно исследованиям Л.В. Глебовой, истекает срок их реальной службы, определенный в 25—30 лет, по истечении которого произойдет частичное (избирательное) разрушение обсадных колонн. По образному выражению М.Г. Хакимова и В.И. Смирнова, «коррозия переведет металл труб в ионное состояние, то есть растворит как сахар в воде», что может произойти уже в ближайшее время. Это позволит сероводородсодержащему газу беспрепятственно поступать в атмосферу. Большую опасность эти процессы представляют на месторождениях Карачаганак, Тенгиз, Кашаган.

Не менее опасны так же разрывы шлейфов и коллекторов, аппаратов и трубопроводов установок комплексной подготовки газа.

В случае аварийных ситуаций, связанных с открытым фонтанированием скважины, при разрушении фонтанной арматуры загазованность более 100 мг/м3 будет наблюдаться в радиусе 8 км, а более 30 мг/м3 — в радиусе 15 км. По расчетам ВолгоУралНИПИГаза, в случае аварийных разрушений системы сборных газопроводов Карачаганакского НГКМ или магистрального газопровода Карача- ганак-Оренбургский ГПЗ смертельная концентрация сероводорода может наблюдаться в радиусе 7—11 км, а радиус зоны с концентрацией 100 мг/м3 может составить 20—35 км в зависимости от диаметра разрушенного газопровода и метеоусловий.

Опыт эксплуатации месторождений показывает, что открытые фонтаны скважин являются очень редкими и, как правило, следствием грубого нарушения правил техники безопасности. Однако никто не даст объективных оценок непредвиденных ситуаций, которые могут возникнуть при условии коррозионного разрушения обсадных колонн. И мировая статистика, показывающая, что вероятность возможных аварийных газовых выбросов составляет 1 на 400 скважин, здесь не применима. В условиях Карачаганака открытый газовый фонтан скважин выносит в атмосферу 6664 г/с сероводорода, 261,4 г/с меркаптанов и 139 126 г/с углеводородов.

По той же статистике газопроводы разрываются с частотой 0,8 на 1000 км, однако при этом выброс в атмосферу сероводорода окажется в 16 раз выше и составит 106 555 г/с.

Эти выбросы вполне сопоставимы с выбросами, зафиксированными на газоперерабатывающих заводах. Так, на Тенгизском газоперерабатывающем заводе 22 апреля 2000 г. произошел выброс в атмосферу большого количества сероводорода. В пересчете на массу выброса это составило 98 т вредных веществ. И это не единичный случай. Мелкие аварии с выбросами в несколько тонн даже не учитываются.

Нередко аварийные ситуации руководством эксплуатирующих организаций замалчиваются. Вот свежий пример. В августе 2007 г. произошла остановка работы промышленных объектов на Астраханском ГПЗ, что привело к выбросу облака сероводорода, однако руководство ООО «Астраханьгазпром» никак не отреагировало и не комментировало данный факт. Более того, в то время как в лечебное учреждение были доставлены пять работниц завода с легкой и средней степенью отравления, ведомственное телевидение Астраханского ГПЗ телеканал «7+» сообщил, что «завод работал в штатном технологическом режиме, превышения ПДК по сероводороду не зарегистрировано». В этот же день лаборатория охраны окружающей среды в районе города Нариманов зафиксировала превышение предельно допустимой концентрации сероводорода в пять раз, а от жителей поступила 51 жалоба на ощутимый в атмосфере специфический запах отравляющего газа.

Таким образом, разработка подсолевых залежей Прикаспийского бассейна должна осуществляться при условии строжайшего соблюдения экологических и санитарных нормативов, а сами месторождения со всей инфраструктурой, в том числе и нефтегазоперерабатывающими мощностями, отнесены к категории взрывоопасных объектов, в продукции которых присутствуют сильнодействующие ядовитые вещества. Статус объектов подобного рода предопределяет наличие на предприятиях двух-трех уровненных систем контроля безопасности производственного процесса и структурные подразделения быстрого реагирования на возникающие нештатные ситуации (аварийные бригады, службу пожарной безопасности, и, как показывает опыт ликвидации последствий выбросов, медико-санитарную службу). Однако, как бы не укреплялись данные службы и не оснащались предприятия специальными средствами защиты, всего этого будет недостаточно в случае выхода аварийных ситуаций из-под контроля, при массовом выходе из строя обсадных колонн эксплуатационных и разведочных скважин в результате активных процессов коррозии. Поэтому уже сегодня, по прошествии многих лет с бурения здесь первых скважин, на месторождениях необходимо разработать программу капитального ремонта скважин и приступить к ее реализации, не дожидаясь «второго Чернобыля».

Для этого следует приступить к ранжированию фонда скважин на месторождениях по срокам их строительства и организовать постоянно действующий мониторинг их технического состояния. Помимо традиционных методов АКЦ должен выполняться СГДТ (селективный гамма-дефектомер-толщиномер), предназначенный для определения плотности вещества в затрубном пространстве, а также эксцентриситета колонны и ее толщины в комплексе с волновым акустическим дефектоскопом (ВАД) или магнитоимпульсным дефектоскопом скважинным в кабельном или автономном исполнении, соответственно МИД-СК и МИД-СА, позволяющие количественно определять толщину двух — трех труб, выявить поперечные трещины и обрыв колонны. Можно использовать и импортные цифровые магнитные («Магнелог») и индукционные («Вертилог») де- фектомеры и каверномер Multi-Finger caliper.

Результаты мониторинга позволят разработать четкую программу работы с потенциально аварийным фондом, а характер повреждений колонн — методы их капитального ремонта и дальнейшей ликвидации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >