4.6. Охрана земельных ресурсов при освоении нефтяных

месторождений

Нефтяная промышленность является одним из основных потребителей земельного фонда, так как разведка, добыча, промысловая подготовка и транспортировка углеводородного сырья требуют размещения многочисленных нефтепромысловых объектов: скважин, кустовых насосных станций, нефтесборных пунктов, технологических установок, магистральных трубопроводов. К этому перечню следует прибавить изъятие земель под строительство дорог, портов, вертолетных площадок, складских помещений, которые напрямую не относятся к объектам нефтегазового комплекса, но без которых освоение и транспортировка этих ресурсов попросту невозможна. В итоге на нефтяную промышленность приходится более 20 % земель, которые ежегодно выводятся из сельскохозяйственного оборота [14].

Интенсивная разведка и многолетняя эксплуатация нефтяных месторождений вызывает деформации земной коры, сопровождающиеся вертикальными и горизонтальными смещениями горных пород. Под влиянием проседания почвы происходит заболачивание и подтопление территории, наблюдается искривление стволов скважин, деформация обсадных колонн и разрушение объектов промыслового обустройства. Оседание земной поверхности наблюдается в основном при разработке месторождений, характеризующихся аномально высокими пластовыми давлениями. При их эксплуатации пластовое давление резко снижается, что определяет деформацию поверхности на значительных площадях. По прогнозным данным, на некоторых участках месторождений в той же Западной Сибири, как отмечено выше, ожидаются вертикальные смещения земной поверхности от 0,2 до 1,5 м.

Для контроля оседаниям поверхности организуется специальная наблюдательная сеть, которая представлена реперами, расположенными равномерно по площади месторождения и за его пределами. Периодически проводится их нивелировка и по результатам замеров уточняется количество и размещение наблюдательных пунктов на местности. Для выявления и прогнозирования динамики оседания земной поверхности под влиянием разработки залежей углеводородов организованы геодинамические полигоны на ряде нефтяных месторождений.

Практика показывает, что потери продуктивных земель в процессе разведки и освоения месторождений нефти неизбежны, а возврат их в хозяйственное использование зависит от местоположения района работ и технических возможностей производственной организации. Для оценки эффективности восстановления земель используется коэффициент рекультивации, отражающий отношение рекультивируемых земель к общему количеству изъятых из оборота площадей. Для районов Урало-Поволжья его величина достаточно высока и находится в пределах 0,6…0,9. Наиболее низкие значения этого коэффициента (0,2…0,3) отмечаются при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений Сибири и Европейского севера России, что связано как с большей длительностью почвенно-растительных процессов, так и большими затратами на рекультивацию.

На осваиваемых нефтегазоносных площадях происходит механическое нарушение почвенно-растительного покрова, а также его загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Как правило, степень негативного воздействия от строительства и проходки скважин определяется схемой размещения технических и хозяйственно-бытовых сооружений, а также возможностью развития эрозионных процессов и масштабом использования гусеничной техники. Наблюдения показывают, что минимальные нарушения фиксируются на площадях, расположенных в замкнутых понижениях, где сток ограничен, а максимальные, соответственно, характерны для буровых, размещенных на берегу рек или вершинах холмов.

Для предотвращения и устранения последствий негативного воздействия техногенных факторов на почвенно-растительный покров применяются мероприятия, которые подразделяются применительно к поисково-разведочным работам и добыче нефти на промыслах (рис. 4.1). Такое раз-

Мероприятия по защите земель от техногенного воздействия

Эксплуатация нефтяных

месторождений

Поисково-разведочные работы

Регламентирование путей передвижения транспортных средств

Увеличение коэффициента застройки нефтепромысловых площадей

Внедрение новых способов перемещения буровых вышек (пневматика, авиатранспорт и т.д.)

Прокладка трубопроводов на опорах и насыпных основаниях

Применение оборотного водоснабжения при проходке скважин

Бурение скважин кустовым

методом

Применение однотрубной системы сбора и транспорта нефти, газа и пластовой воды

Улучшение техники и технологии очистки сточных вод

Складирование и захоронение отходов бурения

Проведение рекультивационных

работ

Рис. 4.1. Комплекс мероприятий по защите земельных ресурсов при разведке и добыче нефтяных месторождений

граничение довольно условно, так как бурение скважин, строительство транспортных коммуникаций и рекультивация земель характерны для всего цикла геологоразведочных и эксплуатационных работ. Использование автомобильного и гусеничного транспорта, строительство промышленных объектов и магистральных трубопроводов приводит к нарушению физико-механических, химических и биологических свойств почв, грунтов и в це-

лом рельефа осваиваемых площадей.

При буровых работах проводится отвод земель площадью от 0,5 до 3,5 га на одну скважину в зависимости от целевого назначения планируемой глубины проходки и типа буровой установки. Поэтому важным

направлением при охране земель является бурение скважин кустовым методом. При этом снижаются удельные капитальные вложения на каждую скважину, сокращается норма земельного отвода и уменьшается протяженность коммуникаций. Одновременно ограничивается циркуляция пластовых вод при их сборе в систему ППД, что благоприятно влияет на состояние окружающей среды.

При нефтяном загрязнении почв количество углерода в гумусовом горизонте резко увеличивается, но ухудшается свойство почв как питательного субстрата для растений. Гидрофобные составляющие нефтепродуктов затрудняют поступление влаги к корням растений, что приводит к физиологическим изменениям последних. На первых стадиях загрязнения это относится, в основном, к липидным и кислым компонентам. На дальнейших этапах за счет углерода нефтепродуктов увеличивается нерастворимый остаток. В почвенном профиле идет изменение окислительно-восстановительных условий, увеличение подвижности гумусовых компонентов и ряда микроэлементов.

В зависимости от интенсивности и продолжительности загрязнения почв и грунтов нефтепродуктами предусматривают техническую, химическую и биологическую рекультивацию. Первая из них включает работы по очистке территории, плакировке нарушенных участков и механической обработке почвы (рыхление, дискование) для искусственной аэрации ее верхних горизонтов и ускоренному выветриванию загрязнителя.

Лидирующее положение в арсенале химических средств и методов занимают диспергирующие агенты (диспергенты), которые представляют собой смесь растворителей и ПАВ. К числу главных причин и факторов, снижающих эффективность применения химических средств и методов ликвидации нефтяных разливов, относятся:

• невозможность быстрого применения необходимых химических препаратов из-за погодных условий, отдаленности места разлива и т.д;

• образование обширных нефтяных пленок и устойчивых водонефтяных эмульсий с повышенной вязкостью;

• трудность распыления диспергентов над поверхностью нефтяных разливов в оптимальных количествах и соотношениях;

• отсутствие либо незначительность диспергирующего эффекта в случае разлива тяжелых нефтей;

• зависимость эффективности применения диспергентов от состава и свойств разлитой нефти и параметров среды (температуры, турбулентности в приземном слое воздуха и т.д.).

С целью создания оптимальных условий для жизнедеятельности бактериальных микроорганизмов, способных ассимилировать углеводороды, кислые почвы подвергаются известкованию. Качество дерново-подзолистых почв, которые в результате нефтяного загрязнения трансформировались в техногенные солончаки, может быть восстановлено путем применения гипсования совместно с искусственным увлажнением. Для повышения эффективности биологической рекультивации нарушенных тундровых земель ряд исследователи предлагают вносить в грунт сапропель и устраивать на поверхности рекультивируемого участка грунтовые валики. Внесение в грунт нагретого сапропеля в пределах от 80 ⁰С до 95 ⁰С, одновременно используемого как органическое минеральное удобрение, приводит к повышению температуры искусственного плодородного слоя на 2…3 ⁰С в течение 5…6 суток и ускорению сроков начала проведения биологической рекультивации. Устройство на рекультивируемой поверхности участка грунтовых валиков обеспечивает в начале последующего зимнего периода снегозадержание и сохранение от вымораживания сформированного растительного покрова.

Преимуществами биологических способов обезвреживания является почти полная утилизация конечных продуктов, общее снижение антропогенной нагрузки за счет использования естественных природных ресурсов. Они наиболее экономичны, но эффективны только в период положительных температур, что осложняет их применение в условиях Европейского Севера.

Нефтепродукты, вытекающие из резервуаров, прежде чем достичь уровня грунтовых вод, должны пройти через толщу почво-грунтов зоны аэрации. Реабилитация нефтезагрязненной территории должна включать одновременное восстановление загрязненных поверхностных вод и грунтов. Площадь линзы и мощность слоя нефтепродукта зависят от продолжительности и интенсивности утечек нефтепродуктов: площадь линзы может достигать нескольких гектаров, а мощность слоя нефтепродуктов в центре линзы может составлять от десятков сантиметров до 3…4 м. Восстановление загрязненной территории должно в первую очередь включать локализацию и ликвидацию линзы нефтепродуктов. Реабилитация нефтезагрязненной территории должна включать обязательно локализацию линзы и очистку почво-грунтов. Локализацию линзы наиболее целесообразно осуществлять путем откачки нефтепродуктов из скважин или извлечения через дренажные траншеи (при неглубоком залегании линзы) с последующей утилизацией извлеченного нефтепродукта. Восстановление загрязненных поверхностных вод и грунтов следует доводить не до начальных природных состояний (это может оказаться очень дорогим мероприятием и нецелесообразным), а до безопасного уровня. Таким уровнем для грунтов является величина 1000 мг/кг породы, для поверхностных вод 0,5…1 мг/л. Главная задача восстановительных мер – снять высокий уровень загрязнения. Дальнейшая очистка грунтов и поверхностных вод может осуществляться без специальных технологических мер, за счет природных процессов самоочищения.

Особенно интенсивное изменение почвенного и растительного покрова происходит в районах распространения вечномерзлых пород. Техногенное воздействие вызывает не только линейное изменение экосистем, но и их широкое площадное нарушение [24]. Первое связано с движением транспорта и строительством нефтегазопроводов, второе – с бурением и эксплуатацией месторождений горючих полезных ископаемых. Влияние техногенных факторов на почвенно-растительный покров в криолитозоне проявляется как непосредственно при механическом нарушении, так и косвенно – через глубину и интенсивность протаивания почвы.

Загрязнение растительного покрова нефтью сказывается на его теплоизоляционных свойствах. Глубина промерзания по сравнению с контрольными площадками имеет тенденцию к сокращению, что объясняется нарушением радиационного баланса на загрязненных территориях. Разведка и добыча нефти на Крайнем Севере сопровождается нарушением теплофизического равновесия в условиях многолетней мерзлоты и проявлением эрозионных процессов на поверхности земли. Наиболее значительные техногенные изменения отмечаются на участках распространения сильно льдистых многомерзлых пород и залежей подземных льдов.

Строительство скважин в районах многолетней мерзлоты приводит к развитию термокарста и просадкам, что вызывает разрушение природных ландшафтов. Известны случаи аварий из-за протаивания мерзлых пород в прискважинной зоне под действием тепла в процессе бурения. В результате разрушения многолетнемерзлых пород может начаться интенсивное фонтанирование нефти и газа через устье или по заколонному пространству. Возможно также образование приустьевых кратеров, размеры которых в поперечнике достигают 250 м.

Практика освоения северных районов России показала, что деформация и разрушение сооружений и природных комплексов вызваны недостаточностью геоэкологической информации при проектировании и строительстве хозяйственно-бытовых и производственных объектов. С целью сохранения сложившейся экологической обстановки и нанесения ей минимального ущерба при планировании производственных работ в районах развития криолитозоны должно выполняться опережающее изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий территории, перспективы для промышленного и хозяйственного освоения.

Стабилизация почвенно-растительных покровов северных ландшафтов состоит в сохранении естественных природных условий на промплощадках и вокруг них, в использовании наряду с геокриологическими характеристиками геоботанических характеристик, связанных с показателями устойчивости ландшафтов к криогенным и эрозионным процессам. Среди важнейших показателей качественного состояния земель на ЕСР можно назвать оленеёмкость пастбищ и степень их дигрессии, состояние защитных притундровых лесов, степень загрязнения почв тяжелыми металлами, углеводородами, компонентами ракетного топлива, мерзлотные свойства ландшафта. Особое внимание следует уделять оценке возможных изменений поверхностных условий на промплощадках с оголёнными грунтами. Скопление воды на таких площадках или образование снежного покрова мощностью 0,8 м и более приведёт к многолетнему оттаиванию пород, что может оказаться опасным для сооружений, построенных по принципу сохранения мерзлоты. Строительные работы, особенно линейных объектов, целесообразнее проводить в осенне-зимнее время, когда слой сезонного оттаивания промерзает до глубины 0,2…0,3 м и механизмы могут перемещаться без нарушения почвы. Не рекомендуется проводить работы по освоению строительных площадок без проекта вертикальной планировки и организации работ, детально отражающих все особенности инженерно-геокриологических условий площадки и порядок её инженерной подготовки.

В почвенном покрове северных территорий господствуют торфяные залежи, обладающие большим потенциалом экологической буферности к техногенным загрязнениям. Болотные биогеоценозы способны к биоаккумуляции и адсорбции многих химических соединений. Они активно самоочищаются и самовосстанавливаются, являясь как региональным, так и глобальным буфером, нейтрализующим влияние кустовых площадок, шламовых амбаров, разливов нефти и пластовых вод. Критериями экологического потенциала болотных почв служат мощность торфяной залежи, высота стояния зеркала грунтовых вод, степень и тип их засолонения, степень минерализации органогенных горизонтов, многообразие и активность жизнедеятельности микроорганизмов.

Следствием неудачных агротехнических мероприятий иногда является долговременное угнетение растительности на рекультивированных территориях. В этом случае положение может быть исправлено проведением повторной рекультивации. Однако даже тогда не следует ожидать быстрого восстановления коренных сообществ. Как правило, полное восстановление не происходит – структура ценозов упрощается, исчезают стенобионты и редкие виды. Тем не менее, подобные вторичные сообщества могут служить местообитанием и источником пищи для многих тундровых животных.

Планировка буровых площадок и инженерных коммуникаций, прокладываемых к буровой, требует рационального и подконтрольного использования земельных участков с максимальным сохранением почвенного слоя, его продуктивности. Для предотвращения разрушения почвенно-растительного покрова на осваиваемых нефтегазоносных и разведочных площадях экологически важно работы проводить в соответствии с картой ландшафтного микрорайонирования и прогнозной схемы восстановления растительного слоя.

Контроль за состоянием почвенно-растительного покрова осуществляется от проектирования до окончания эксплуатации нефтяного месторождения и передачи используемых земель землепользователем в соответствии с действующими нормативами и инструкциями, в том числе:

- нормы отвода земель для магистральных трубопроводов;

- нормы отвода земель для нефтяных скважин;

- "Инструкция по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтяной и газовой промышленности";

- ГОСТ "Охрана плодородного слоя почвы при строительстве";

- "Инструкция по рекультивации земель при строительстве трубопроводов".

Контроль в процессе эксплуатации месторождения осуществляется путем осмотра месторождения и регистрации места нарушения и загрязнения земель, оценки состояния растительности обходчиками и операторами с периодичностью, соответствующей режиму их работы. При наличии снимков территории могут использоваться материалы дистанционного зондирования.

В качестве режимных пунктов устанавливаются территории, вблизи наиболее потенциально опасных с точки зрения воздействия на окружающую среду нефтепромысловых объектов, в том числе эстакады для залива нефти. Отбор образцов проб производится 2 раза в год: весной – после оттаивания почвы, и осенью с глубиной взятия образцов на горизонтах 0…20 и 20…40 см.

Эпизодические пункты наблюдения устанавливаются на загрязненных или предположительно загрязненных участках. Общая продолжительность наблюдений на таких участках устанавливается до окончания процесса рекультивации почвы, восстановления ее плодородия и характерного растительного покрова, но не менее 2-х лет. Периодичность отбора почвенных образцов устанавливается в зависимости от поставленной задачи не реже 2-х раз в год. При глубинном проникновении загрязняющих веществ, глубина отбора почвенных и грунтовых образцов увеличивается до 2 м и производится через 20 см. При площадном загрязнении почвенно-растительного покрова отбор образцов проб почвы осуществляется через 8…10 м.

При разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений снижение техногенной нагрузки на почвенно-растительный покров можно добиться в результате осуществления следующих мероприятий:

1. Разработка и внедрение эффективных методов и средств отделения выбуренной породы (шлама) от буровых сточных вод и вывоза его в специально отведенные места. Уменьшение объемов использования промывочных растворов за счет повторного использования буровых сточных вод, улучшения техники и технологии их очистки. Закачка отходов бурения в поглощающие и под продуктивные пласты.

2. Внедрение новых способов передвижения буровых вышек (применение пневматических устройств и др.). Строительства ледовых дорог с учетом особенностей северных районов. Осуществление комплекса мероприятий по рекультивации почв после окончания буровых работ согласно проекту на их производство, обратив особое внимание на захоронение отходов бурения и восстановление гумусного слоя почвы.

3. Не допускать сброс нефти и пластовых вод в земляные амбары при вызове притока из пласта и производстве других работ в скважинах.

4. Ускорение строительства систем сбора и переработки нефтяных газов и газоконденсата. Постоянный контроль состояния устьевой арматуры и обваловки вокруг нефтепромысловых объектов и, при необходимости, современное производство их ремонт и восстановление. Не допускать сброс загрязняющих веществ за территорию нефтепромысловых объектов.

5. При аварийных выбросах ЗВ как на территорию нефтепромысловых объектов, так и за их пределы немедленно производить их сбор с поверхности почвы и последующую рекультивацию загрязненной территории. Разработка и внедрение современных методов очистки почв от загрязнений нефтью и нефтепродуктами.

6. Прокладка трубопроводов в высоких широтах наземным способом на опорах. Строгое регламентирование передвижения транспортных средств в зонах промышленных и сельскохозяйственных земель.

7. На загрязненных участках местности и местах аварийных выбросов загрязняющих веществ установить эпизодические пункты наблюдения на срок до полного восстановления плодородия почвы с отбором образцов проб почвы 2 раза в год: весной – после оттаивания почвы – и осенью.

8. Эффективность всех рекультивационных работ должна подтверждаться результатами химических анализов, отобранных с рекультивируемых участков образцов проб почвы.