Наибольшее своеобразие геокриологических условий характерно для природно-территориальных комплексов в ранге местностей, сформировавшихся за счет локальных дифференцированных неотектонических движений земной коры и парагенетического комплекса криогенных процессов.
Местности различаются характером и степенью эрозионного расчленения рельефа, заозеренностью и заболоченностью, условиями питания, транзита и разгрузки подземных вод, т.е. всеми основными факторами природной обстановки, определяющими условия теплообмена горных пород с атмосферой и литосферой. В силу этого местности могут служить основой для выделения и картографирования типов мерзлых толщ, характеризующихся (в пределах одной природно-климатической подзоны) закономерным сочетанием основных геокриологических характеристик: распространением с поверхности; прерывистостью и мощностью ММП; их составом, криогенным строением и льдистостью; интервальными значениями среднегодовых температур; типами и глубинами сезонного промерзания - протаивания; парагенетическими комплексами криогенных процессов и гидрогеологическими особенностями разреза.
Местности разных типов имеют четкие дешифровочные признаки (рисунок эрозионного расчленения), нередко разделены между собой разрывными неотектоническими нарушениями, освоенными речной или озерной сетью, и потому их выделение на аэрофото- и космофотоснимках (разного масштаба) не представляет особого труда и имеет объективный характер.
Принципы типологического геокриологического районирования основаны с одной стороны на ландшафтной типизации территории по условиям теплообмена горных пород с атмосферой, а с другой - на максимальном учете геолого-структурных факторов, имеющих в пределах молодых платформ решающее значение для формирования гидрогеологических и геокриологических условий отдельных районов и конкретного участка. Такой подход к картографированию позволяет экстраполировать данные наземных исследований, проводившихся в разные годы на разных участках Ямала, на всю его площадь; прогнозировать динамику криогенных процессов и оценивать степень устойчивости геологической среды при хозяйственном освоении территории.
В результате вся территория Центрального Ямала и большей части полуострова Гыдан была разделена на группы по ладшафтно-геологическим признакам (см. приложение №1 и №2) на морфоструктуры I и II порядка (области и районы) и геоморфологические подрайоны. Этим морфоструктурам, как правило, соответствуют геологические структуры платформенного чехла I и II порядков, либо эти геологические структуры не выражены или неоднозначно выражены в рельефе. Как отмечалось в разделе “Тектоника” главы 2, рельеф и неотектоника Ямала, как и всей территории севера Западной Сибири, носят ярко выраженный унаследованный характер. Это отразилось в четком соответствии морфоструктур I порядка с геологическими структурами платформенного чехла I порядка. Так, система Западно-Ямальской впадины Центрально-Ямальского мегавала и Северо-Сеяхинского мегапрогиба в рельфе выражена Ямальским сводоподобным поднятием и т.д.
Что касается структур платформенного чехла II порядка, то они выражаются в рельефе не всегда. Как правило, положительные структуры этого порядка на полуострове соответствуют водоразделам средних рек. Что касается выделенных геоморфологических подрайонов, включающих лайду, пойму, I-II террасу, III , IV и V террасы, то здесь прямой связи со структурами платформенного чехла не обнаружено. Скорее всего, они в большей степени обусловлены динамикой оледенения в олигоцене - плейстоцене и характером неотектонических движений.
Геокриологическая характеристика мерзлых почв в процессе районирования территории полуострова происходит в направлении дискретизации отдельных участков по характеру расчленения рельефа на: плоские и низкие поверхности (поймы и лайды) с минимальным распространением и мощностью многолетнемерзлых почв и водораздельные поверхности (с озерным, озерно-линейным и линейным расчленением рельефа). В каждой из этих групп выделяются более мелкие подразделения по ландшафтному признаку. Каждому подразделению соответствуют свои особенности тепло-массобмена, литологического состава отложений, характера развития подземных льдов, мощности и температуры мерзлых толщ, гидрогеологические и геоэкологические особенности.
5.4 Анализ негативных факторов эксплуатации нефтегазовых месторождений района
Геокриологические процессы и формы их проявления являются показателем интенсивности энергообмена над кровлей мерзлой толщи и в ее верхних горизонтах (до глубины 10-20 м). Антропогенный фактор, как правило, усиливает энергообмен в создаваемых и существующих природно-технических системах, выводит многолетнемерзлые породы из динамического равновесия, складывающегося на разных этапах естественного развития. Следствием этого является активизация геокриологических процессов и их новообразование. Степень активизации зависит от теплового состояния мерзлых толщ, их состава и криогенного строения, от особенностей ландшафтной обстановки и характера техногенных воздействий.
Для полуострова Ямал, ожидающего в течение 20-30 последующих лет масштабное освоение своих ресурсов, взаимовлияние техногенеза и криолитозоны можно условно разделить на три категории:
1. взаимовлияние при освоении и эксплуатации нефтегазовых месторождений территории;
2. взаимовлияние, обусловленное развитием необходимой транспортной инфраструктуры (дороги, трубопроводы);
3. взаимовлияние, обусловленное развитием хозяйственной инфраструктуры региона (строительство населенных пунктов для обслуживающего месторождения персонала и т.д.).
Непосредственным объектом инженерной деятельности на осваиваемых территориях являются грунтовые толщи. Они вступают в непосредственное взаимодействие с сооружениями и должны обеспечить их надежность. Поэтому при строительстве в криолитозоне, где широко распространены торфяные и сильнольдистые неустойчивые грунты, часто производится их замена либо путем срезки на глубину, превышающую сезонноталый слой, либо путем подсыпки местных естественных или техногенных грунтов высотой более 1-2 м. Эти нарушения исходных условий в комплексе с тепловым влиянием сооружений, изменениями микроклимата и режима поверхностных вод на застраиваемых участках приводят к изменению термовлажностного режима пород, часто сопровождаемому неравномерным по площади и глубине многолетним оттаиванием или новообразованием мерзлоты. Естественно, что именно эти изменения пород являются наиболее сильными по возможным последствиям. К значительным изменениям грунтовых толщ, очевидно, можно отнести изменения разреза, влажности и температурного режима пород сезонноталого слоя, не приводящие к многолетнему оттаиванию подстилающих отложений, однако, существенно сказывающиеся на их свойствах и на активизации инженерно-геологических процессов. Незначительные изменения грунтовых толщ в криолитозоне происходят под влиянием техногенных нарушений тепловлагообмена в сезонноталом слое, в результате которых происходящие изменения среднегодовой температуры и глубины сезонного оттаивания не сказываются на инженерно-геологической оценке подстилающих пород.
Что касается интенсификации опасных геокриологических процессов при разработке нефтегазовых месторождений, то следует учесть, что температура вскрываемых разведочными и эксплуатационными скважинами нефтегазоносных пластов обычно достигает 50-60°C. В случае же освоения районов, сложенных мощной толщей высокольдистых мерзлых пород (в частности, такие условия распространены повсеместно на севере Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции), в результате нарушений почвенно-растительного слоя и оттаивания мерзлых пород вокруг приустьевой части скважин возможно быстрое образование термокарстовых воронок глубиной до 1-1,5 м и более. Особенно катастрофический характер этот процесс приобретает при возникновении пожаров на скважинах. На некоторых месторождениях севера Западной Сибири термокарстовым просадкам были подвержены до 40-50% скважин, что создало реальную угрозу безопасности их эксплуатации. Опасными последствиями чревато формирование ореолов оттаивания пород вокруг стволов скважин. Например, в затрубном пространстве могут образоваться каверны от вытаивания крупных ледяных включений.
Другим криогенным фактором, способным привести к аварийному состоянию скважин, является вторичное промерзание ореола оттаивания. Возникающие при этом напряжения могут вызвать значительные деформации ствола и вывести скважину из строя. Вероятность этого особенно велика на месторождениях с мощной толщей низкотемпературных многолетнемерзлых пород. Кроме того в радиусе до 100-200 м от устья скважин часто происходит активизация многих геокриологических процессов (термокарста, термоэрозии, пучения, морозного растрескивания, солифлюкции), приводящая к разрушению ранее существовавших там экосистем. На участках, сложенных песками, процессы морозного иссушения способствуют развитию ветровой эрозии. В сочетании с другими техногенными воздействиями, проявляющимися в ходе обустройства месторождений, это ведет к деградации естественных ландшафтов, формированию техногенных пустошей. Уже на стадии разведки эти нарушения охватывают от 3 до 10% площади нефтегазоносных структур.
Интенсивность и масштабы проявления опасных криогенных процессов могут значительно возрасти вследствие просадки поверхности месторождений, вызванной извлечением флюидов из их недр. Особую опасность это явление представляет для месторождений, расположенных на приморских низменностях в непосредственной близости от береговой линии. Опускание поверхности провоцирует термоабразионное разрушение берегов, активизацию термокарстовых процессов, что может привести к подтоплению территории месторождения, массовой деформации инженерных сооружений. Наконец, наличие многолетнемерзлых пород резко обостряет одну из главнейших проблем нефте- и газодобывающих регионов – проблему загрязнения окружающей среды. В северных районах криолитозоны время, необходимое для разложения нефтепродуктов, достигает максимальных значений: 50 и более лет. Близкое к поверхности залегание многолетнемерзлых пород увеличивает риск быстрого загрязнения речных вод. С другой стороны, практически не защищены от загрязнения подземные воды таликов, являющиеся важным источником водоснабжения. Процессы криогенного концентрирования в слое сезонного оттаивания способствует засолению грунтов, накоплению в них токсичных веществ. Это ведет к деградации растительности, возрастанию химической агрессивности геологической среды и осложнению инженерно-геокриологических условий, общему ухудшению санитарно-гигиенической обстановки.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
