5.4. Геокриологический мониторинг
Деградация криолитосферы в результате вмешательства различных внешних факторов подчас носит необратимый характер. От учета криогенных свойств ландшафтов во многом зависит безаварийное функционирование инженерных сооружений, оценка миграции и аккумуляции ЗВ, устойчивости ландшафтов и возможности их самовосстановления, другие важнейшие показатели. Они характеризуются меньшей разрушительной силой на локальных участках, но охватывают неизмеримо большие площади.
В состав геокриологического мониторинга входит следующий обязательный комплекс наблюдений за состоянием пород:
глубина протаивания (промерзания);
влажность образований сезонно-талого слоя;
температура пород;
показатели криогенных процессов (величина криогенного пучения, скорость сползания пород на склонах, размеры криогенных трещин, термоосадки и термопросадки, скорость термоэрозии и др.);
уровень грунтовых (надмерзлотных) вод;
снежный покров (сроки установления и схода, высота и плотность);
уровень и температура воды в водоемах; сроки восстановления растительности на нарушенной поверхности.
К задачам мониторинга геокриологических процессов относятся следующие:
создание системы режимных наблюдений за состоянием геокриологической обстановки в районе освоения;
разработка прогноза динамики криогенных изменений при освоении месторождения;
составление схемы наиболее опасных последствий криогенных изменений;
разработка мероприятий по снижению негативных последствий при нарушении мерзлотного процесса.
Мониторинг геокриологических процессов включает:
1. В пределах полигона освоения выделение ключевых участков специального назначения, на которых необходимо организовать режимные наблюдения за глубиной СТС, температуры СТС почв и ММП, влажности СТС почво-грунтов.
2. Периодическое (не реже 1…2 раз в год) проведение определений водно-физических и теплофизических характеристик СТС почво-грунтов (удельный вес, объемный вес, удельная теплопроводность, теплоемкость СТС почво-грунтов).
3. В пределах осваиваемых площадей проведение картографирования криогенных образований (оползни, просадки и т.п.), а также выходов подземных вод и образование наледей.
На участках образования бугров пучения, развития солифлюкционных процессов производится фиксация этих явлений, устанавливаются геометрические размеры, и изменения во времени. При наблюдениях за деформациями устанавливается характер и причина их образования. В мерзлых породах выявляется наличие трещин. В оттаявших породах фиксируются сдвиги, обрушения, медленное движение, оползни и т.д. Наблюдения за изменением физико-механических свойств мерзлых пород проводятся визуально для каждой литологической разности и по отобранным для лабораторных испытаний пробам. Визуально описываются изменение текстуры протаявших пород, сортировка обрушившегося материала, нарушения сплошности массивов.
При строительстве отсыпных грунтовых площадок и внутрипромысловых дорог круглогодичного пользования техногенный прессинг (механическое и тепловое воздействие) оказывается, прежде всего, на верхнюю часть геологической среды, сложенную многолетнемерзлыми породами. Последствием такого рода воздействия, производимого в неконтролируемом и избыточном режиме, могут быть термокарстовые явления растепления, тепловой и водной эрозии, которые, в конечном счете, при непринятии мер, могут привести к изменениям ландшафта, изменению исходной геоморфологии района работ. Применительно к объектам обустройства нефтяных месторождений последствиями таких процессов могут быть размыв насыпных площадок, просадки грунта, деформация и изменение конструкций зданий и сооружений, нарушение целостности трубопроводных систем и иных коммуникаций, характерных для обустройства нефтяных месторождений.
При проектировании нефтедобывающей инфраструктуры толщина отсыпки грунтовых площадок должна быть не менее мощности СТС, т.е. 2,0-2,5 м, глубина погружения свайных оснований – равной толщине яруса годового теплооборота.
Наблюдения за состоянием толщи ММП, находящейся в основании производственных сооружений, площадок и других объектов, является важнейшей составной частью локального экологического мониторинга. Сохранение исходного состояния толщи ММП является условием безаварийной эксплуатации нефтедобывающих сооружений. В качестве положительного опыта можно привести пример, как такая работа организована на Ардалинском нефтегазодобывающем комплексе (АНГДК), расположенном на территории Ненецкого автономного округа, в 180 км к юго-востоку от г. Нарьян-Мар, в междуречье рек Колвы и Харьяги. Для мониторинга температурного режима ММП там под производственными сооружениями, используется сеть из неглубоких (до 30 м) наблюдательных скважин, оборудованных температурными датчиками и размещенных различного функционального назначения. Проводимые на протяжении длительного ряда лет наблюдения в температурных скважинах показывают отсутствие растепляющего влияния производственных сооружений и объектов нефтедобычи на поверхность насыпных грунтовых площадок и ММП (рис. 5.4). Расположенные ниже подошвы СТС многолетнемёрзлые породы находятся круглогодично в мёрзлом состоянии. Помимо этого, вследствие развития мерзлотных процессов, в толще насыпных площадок произошло новообразование мерзлоты и поднятие кровли ММП практически до подошвы грунта отсыпки.
Рис. 5.4. Графики изменения температур ММП в наблюдательной
скважине Д-33 на насыпной площадке ЦПС АНГДК