Изменение водных компонентов природной среды в природно-технических системах нефтяных месторождений Пермского края

Автор: Исаев С.В.

Журнал: Антропогенная трансформация природной среды @atps-psu

Рубрика: Техногенная трансформация природной среды. Влияние промышленности

Статья в выпуске: 3, 2017 года.

Бесплатный доступ

В статье проанализировано развития процессов геохимической трансформации природной подсистемы, а именно поверхностных и подземных вод, включенных в природно-технические системы нефтяных месторождений. Сделаны выводы о процессах, протекающих при функционировании природно-технических систем нефтяных месторождений на примере Пермского края.

Природно-техническая система, водные компоненты, техногенез

Короткий адрес: https://sciup.org/147229977

IDR: 147229977

Текст научной статьи Изменение водных компонентов природной среды в природно-технических системах нефтяных месторождений Пермского края

На всех стадиях разработки и эксплуатации нефтяных месторождений происходит формирование приро дно-технических систем (далее - ПТС). Они включают в себя природную и техническую подсистемы [1, 4-9, 11, 13].

Учитывая технологическую связанность промышленных объектов месторождения сетью линейных объектов, можно сказать, что месторождение представляет собой ПТС локального уровня, а отдельные промышленные объекты (скважины, ДНС, У1П1Н, трубопроводы и др.) являются ПТС элементарного уровня.

Одним из видов техногенеза является геохимическая трансформация, в основном выраженная в процессах галогенеза и битумизации [2, 3, 10, 12, 14].

Для оценки распространения процессов данного типа в водных объектах месторождений (ПТС локального уровня) были отобраны пробы поверхностных и подземных вод. Отбор проб поверхностных вод осуществлялся в двух створах, ограничивающих участок водного объекта, в пределах которого возможно поступление загрязняющих веществ с примыкающей к источнику загрязнения территории водосбора.

В пункты отбора проб подземных вод включены: колодцы, родники, наблюдательные гидрогеологические скважины.

Отбор проводился в соответствии с существующими нормативными документами.

В отобранном материале в аккредитованной лаборатории производилось определение основных поллютантов - нефтепродуктов (далее - НП) и хлоридов.

Влияние функционирования ПТС проводилось на трех нефтяных месторождениях Пермского края -Кокуйском, Озерном и Падунском. В ходе исследования трансформации водных объектов в ПТС месторождений были проанализированы 257 проб подземных вод, 300 проб поверхностных вод.

Полученные результаты рассматривались в разрезе каждого месторождения. Затем определялось распространение процессов техногенеза в ПТС локального уровня. Рассчитывалось среднее значения содержания НП и хлоридов и сравнивалось с фоновыми показателями, полученными в результате исследований проводимых ранее и с утвержденными нормативами ПДКрх для поверхностных вод, и ПДХхп для подземных вод.

Для более полного анализа, кроме среднего арифметического, были рассчитаны другие статистические величины. Различия между выборками проб оценивались с помощью критерия Стьюдента (далее -1) и критерия Фишера (далее - F). Результаты расчетов представлены в таблицах 1,2.

Анализ результатов апробирования общей массы поверхностных и подземных вод изучаемых месторождений выявил, что наибольшие средние концентрации НП наблюдаются на Кокуйском месторождении. Они составляют 0,15 мг/л. На Озерном и Падунском месторождениях средняя концентрация НП равны и составляют 0,03 мг/л.

Отдельное рассмотрение содержания НП в подземных водах показывает, что наибольшие средние концентрации наблюдаются на Падунском месторождении - 0,07 мг/л, затем на Озерном - 0,04 мг/л и Кокуйском - 0,03 мг/л. В поверхностных водах исследуемых месторождений максимальная концентрация НП выявлена на Кокуйском месторождении - 0,2 мг/л, на Озерном и Падунском месторождениях - 0,02 мг/л.

Содержание НП в фоновых пробах было обнаружено только в поверхностных водах на Озерном месторождении. Естественный фон составляет 0,13 мг/л. Сравнивая полученные результаты с фоном можно сделать вывод, что во всех изучаемых случаях, кроме поверхностных вод Озерного месторождения, наблюдается повышения содержания НП.

В общем по всем водным объектам и поверхностных водах Кокуйского месторождения наблюдается превышение утвержденных нормативов допустимых концентраций. Во всех остальных случаях сформировавшийся техногенный фон находится в пределах ПДКр х

Таблица 1

Статистические показатели выборок по содержанию НП в поверхностных и подземных водах НМ, мг/л

№№ п/п	М естор ождение	Подземные воды					Поверхностные воды					В общем по водным объектам
№№ п/п	М естор ождение	X	ДИ	S²	N	V	X	ДИ	S²	N	V	X	ДИ	S²	N	V
1	Кокуйское	0,03	0,005	0,0003	50	0,62	0,20	0,1	0,08	121	1,44	0,15	0,04	0,06	171	1,7
2	Паду некое	0,07	0,02	114934	33	2,36	0,020	0,01	0,001	83	1,29	0,03	0,01	0,002	116	1,40
3	Озерное	0,04	0,004	0,001	174	0,63	0,022	0,002	0,0001	96	0,42	0,03	0,003	0,001	270	0,68

Таблица 2

Статистические показатели выборок по содержанию хлоридов в поверхностных и подземных водах

НМ, мг/л

№№ п/п	М естор ождение	Подземные воды					Поверхностные воды					В общем по водным объектам
№№ п/п	М естор ождение	X	Ж	S²	N	V	X	Ж	S²	N	V	X	Ж	S²	N	V
1	Кокуйское	280	154	303772	50	1,99	149	31	32811	129	1,22	185	49	111933	179	1,81
2	Паду некое	146	117	114934	33	2,36	86	31	20771	84	1,69	103	40	48069	117	2,14
3	Озерное	90	22	22263	176	1,66	13	2	144	96	0,92	63	15	15823	272	2,00

Анализ содержания хлоридов в поверхностных и

Сформировавшийся техногенный фон по

подземных водах месторождений показал, что наибольшие концентрации поллютанта обнаруживаются на Кокуйском месторождении (185 мг/л), наименьшие на Озерном (63 мг/л).

Сравнение данных о среднем содержании хлоридов с фоновыми показателями показало, что на всех месторождениях в разной степени наблюдается превышения фона.

хлоридам в водных объектах месторождений во всех случаях ниже утвержденных ПДКр х и ПДКХ п

С целью определения значимости различий средних концентраций поллютанов и сравнения дисперсий полученных результатов апробирования по ПТС месторождений были рассчитаны 1 и F. Значения критериев представлены в таблицах 3,4.

Критерии Стьюдента и Фишера для изучаемых ПТС. НП.

Таблица 3

№ типа объекта	Кокуйское НМ	Паду некое НМ						Озерное HM
		1		2		3		1		2		3
		t	F	t	F	t	F	t	F	t	F	t	F
1	Все водные объекты	ЗЕ-08	ЗЕ-54	-	-	-	-	2E-08	2E-189	-	-	-	-
2	Подземные воды	-	-	0,001	ЗЕ-17	-	-	-	-	2,3E-06	0,0002	-	-
3	Поверхностные воды	-	-	-	-	0,0001	3E-54	-	-	-	-	0,0003	6,7E-31
№ типа объекта	Паду некое НМ	Кокуйское НМ						Озерное HM
		1		2		3		1		2		3
		t	F	t	F	t	F	t	F	t	F	t	F
1	Все водные объекты	ЗЕ-08	ЗЕ-54	-	-	-	-	0,86	IE-20	-	-	-	-
2	Подземные воды	-	-	0,001	ЗЕ-17	-	-	-	-	0,03	8.9E-17	-	-
3	Поверхностные воды	-	-	-	-	0,0001	4E-21	-	-	-	-	0,43	2E-19
№ типа объекта	Озерное НМ	Кокуйское НМ						Паду некое HM
		1		2		3		1		2		3
		t	F	t	F	t	F	t	F	t	F	t	F
1	Все водные объекты	2Е-08	2Е-189	-	-	-	-	0,86	IE-20	-	-	-	-
2	Подземные воды	-	-	2,ЗЕ-06	0,0002	-	-	-	-	0,03	8.9E-17	-	-
3	Поверхностные воды	-	-	-	-	0,0003	6,7E-31	-	-	-	-	0,43	2E-19

Расчет критериев 1 и F показал, что для выборок проб локальных ПТС показал, что по содержанию НП почти во всех системах достоверно отличаются. Исключение составляют ПТС Озерного и Падунского месторождений. В водных объектов данных месторождений наблюдается высокая схожесть среднего содержания НП. Концентрации НП в поверхностных водах месторояедений менее схожи, а в подземных водах наблюдаются статистически значимые различия.

Содержание и распределение хлоридов в ПТС месторождений отличается в меньшей степени. В большинстве случаев критерии 1 и F имеют значения, показывающие высокий уровень различия выборок.

Значение распределения результатов почти во всех ПТС существенно отличаются. Только между результатами в поверхностных водах ПТС Кокуйского и Падунского месторождений наблюдается средний уровень схожести.

Наибольшие различия в подземных водах наблюдаются между ПТС Озерного и Кокуйского месторождений. ПТС Падунского месторождения наименьшим образом отличается от других, хотя отличия приобретают статистически значимых характер.

Содержание хлоридов в поверхностных водах Озерного месторояедения статистически значимо отличается от ПТС других месторояедений. На данном месторояедении наблюдается наименьший уровень концентраций хлоридов в поверхностных водах.

По результатам исследований водных объектов, проведенных на трех нефтяных месторояедениях Пермского края, можно сделать вывод, что при эксплуатации месторояедения формируются ПТС. Изучение ПТС локального уровня показало, что в них происходит трансформация химического состава водных объектов.

Таблица 4

Критерии Стьюдента и Фишера для изучаемых ПТС. Хлориды.

№типа объекта	Кокуйское НМ	Паду некое НМ						Озерное HM
		1		2		3		1		2		3
		t	F	t	F	t	F	t	F	t	F	t	F
1	Все водные объекты	0,85	0,03	-	-	-	-	0,03	3,6E-32	-	-	-	-
2	Подземные воды	-	-	0,18	0,005	-	-	-	-	0,02	4,3E-39	-	-
3	Поверхностные воды	-	-	-	-	0,23	0,56	-	-	-	-	4.9E-14	4,7E-87
№типа объекта	Паду некое НМ	Кокуйское НМ						Озерное HM
		1		2		3		1		2		3
		t	F	t	F	t	F	t	F	t	F	t	F
1	Все водные объекты	0,85	0,03	-	-	-	-	0,84	6.3E-14	-	-	-	-
2	Подземные воды	-	-	0,18	0,005	-	-	-	-	0,37	4, IE-13	-	-
3	Поверхностные воды	-	-	-	-	0,23	0,56	-	-	-	-	l,6E-05	2,7E-75
№типа объекта	Озерное НМ	Кокуйское НМ						Паду некое HM
		1		2		3		1		2		3
		t	F	t	F	t	F	t	F	t	F	t	F
1	Все водные объекты	0,03	3,6Е-32	-	-	-	-	0,84	6.3E-14	-	-	-	-
2	Подземные воды	-	-	0,02	4,3E-39	-	-	-	-	0,36711	4, IE-13	-	-
3	Поверхностные воды	-	-	-	-	4.9E-14	4,7E-87	-	-	-	-	4.9E-14	4,7E-87

Каждая локальных ПТС месторождений имеет системах отмечаются существенные различия в свои индивидуальные особенности. Почти во всех распределении НП и хлоридов.

Список литературы Изменение водных компонентов природной среды в природно-технических системах нефтяных месторождений Пермского края

Бондарик Г.К., Ярг Л.А. Инженерно-геологические изыскания. М.: КДУ, 2011. 420с.;
Бузмаков С. А., Костарев С. М. Техногенные изменения компонентов природной среды в нефтедобывающих районах Пермской области. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2003. 171с.;
Солнцева Н. П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.:Изд-во МГУ, 1998. 376с.
Бузмаков С.А. Актуальные вопросы антропогенной трансформации экосистем // Антропогенная трансформация природной среды. 2011. № 1. С. 11-16.
Бузмаков С.А. Основные направления оптимизации экологической политики при эксплуатации нефтяных месторождений// Географический вестник. 2007. № 1-2. С. 162-167.
Бузмаков С.А. Проблемы изучения антропогенной трансформации природной среды// Антропогенная трансформация природной среды. 2014. № 1. С. 17-24.
Бузмаков С.А. Проблемы формирования концептуальных представлений об окружающей среде // Антропогенная трансформация природной среды. 2016. № 2. С. 10-19.
Бузмаков С.А. Техногенез и трансформация природной среды в карстовой районе при добыче нефти // Экологические проблемы. Взгляд в будущее Сборник трудов VIII Международной научно-практической конференции. 2017. С. 51-55.
Бузмаков С.А. Экспериментальное определение основных фаз техногенной трансформации экосистемы// Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2004. № 2. С. 133-138.
Бузмаков С.А., Андреев Д.Н., Хотяновская Ю.В., Дзюба Е.А. Экологическая диагностика антропогенной трансформации экосистем // Теория и методы исследования в естественный науках. Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции. Главный редактор И.С. Копылов. 2016. С. 171-178.
Бузмаков С.А., Воронов Г.А. Основные подходы в определении качества окружающей среды // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 2-2. С. 587-590.
Бузмаков С.А., Егорова Д.О. Оценка состояния микробоценоза на подфакельных территориях нефтяных месторождений// Естественные науки. 2016. № 2 (55). С. 7-17.
Бузмаков С.А., Овеснов С.А., Кувшинская Л.В., Кулакова С.А. Деградация и загрязнение земель в районе совместного природопользования сельского хозяйства и нефтяной промышленности // Географический вестник. 2007. № 1-2. С. 180-184
Egorova D.O., Nazarova E.A., Demakov V.A., Plotnikova E.G., Buzmakov S.A., Andreev D.N. Bioremediation of hexachlorocyclohexane-contaminated soil by the new Phodococcus wratislaviensis strain CH628 // Water, Air, & Soil Pollution. 2017. Т. 228. № 5. С. 183.

Еще

Статья научная