Основные принципы создания геодинамических полигонов на нефтегазовых месторождениях Западной Сибири

Техногенное воздействие в результате интенсивной и долговременной добычи углеводородов при разработке нефтегазовых месторождений с применением системы заводнения для поддержания пластового давления (ППД) и гидроразрыва пластов (ГРП) нарушает природное напряженно-деформированное состояние (НДС) массива недр. Это нередко сопровождает- ся техногенно-индуцированными землетрясениями, авариями скважин, нарушением устойчивости наземных и подземных сооружений, межпластовыми перетоками, загрязнением водоносных горизонтов, и в конечном итоге, может привести к оседанию земной поверхности.

Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, почти все крупные населенные пункты территории ХМАО и ЯНАО, превратившиеся из вахтовых поселков в города, такие как, Новый Уренгой, Муравленко, Губкинский, Нефтеюганск, Пыть-Ях, Мамонтово, Нижневартовск, Мегион, Лангепас, Радужный, Излу-чинск оказались в зоне отработки месторождений. В этой связи, с полной остротой возникает проблема обеспечения эколого-геодинамической безопасности гражданских и промышленных сооружений от влияния добычи нефти и газа, как при эксплуатации месторождений, так и после полной их выработки и консервации.

Накопленный научно-практический опыт по изучению современных геодинамических процессов природного и природно-техногенного генезиса, формирующие деформационные, сейсмические и флюидодинамические изменения в недрах в Западной Сибири не выявил ярких катастрофических примеров оседания земной поверхности, разрушения зданий и сооружений, как это освещено в литературе на основе зарубежного опыта [1]. Однако многочисленные сломы обсадных колонн эксплуатационных скважин, аварии магистральных трубопроводов, перетоки и загрязнение водоносных горизонтов, появление газовых грифонов, техногенно-индуцированные землетрясения, особенно на начальном этапе нефтегазообустройства, имели место. Анализ результатов многолетнего мониторинга на геодинамических полигонах Самотлорский, Губкинский и Уренгойский свидетельствуют о зафиксированных величинах оседания земной поверхности до – 400 мм, при максимальных горизонтальных смещениях до 30 мм [2, 6].

Обоснованием необходимости создания геодина-мических полигонов на нкефтегазовых месторождениях регламентируется горноотводными актами, как одной из обязанностей недропользователя: «обеспечить ведение горно-экологического мониторинга за вредным влиянием горных работ на окружающую среду». Кроме того, главными обосновывающими материалами, так же регламентирующими проведение систематических наблюдений за оседанием земной поверхности и устойчивостью зданий и сооружений для обеспечения промышленной безопасности и охраны недр, являются действующие нормативные документы Ростехнадзора [3, 4].

Для разработки горно-геологического обоснования и проекта геодинамического полигона - используется технология работ, которая базируется на методологической основе комплексирования нескольких методов:

• -    дистанционного зондирования (дешифрирование и линеаментный анализ аэро-космофотоснимков, топографических карт). Интерферометрическая обработка радиолокационных космических снимков;

• -    геодинамического районирования (построение блочной модели месторождения, выделение активных

разломов, динамически напряженных зон, составление карты современной геодинамической обстановки с выделением зон геодинамического риска);

• –    прогнозных оценок оседания земной поверхности при отработке нефтегазоносной залежи;

• –    анализа геолого-геофизической и геологотектонической информации (основных геологопромысловых показателей, временных сейсмических разрезов, выполнение структурно-тектонических построений, составление геолого-тектонической модели месторождения);

• –    создания структурной сети наблюдательных станций для оптимально обоснованных видов и объемов работ на геодинамическом полигоне (заложение глубинных реперов, нивелирование II класса, высокоточная гравиметрия, спутниковые наблюдения).

При создании геодинамического полигона следует исходить из того, что современные геодинамиче-ские процессы, при техногенной нагрузке от разработки месторождений - это сложный комплекс взаимосвязанных деформационных, сейсмических, геохимических и флюидодинамических процессов возникающих, как правило, в зонах локальных структурных неоднородностях геологической среды (разломы, природная и техногенная трещиноватость, плотностные неоднородности и др.).

На наш взгляд, создание геодинамической модели месторождений при разработке проектов геодинами-ческих полигонов и последующего выполнения работ по геодинамическому мониторингу, является одним из основополагающих принципов. Следует отметить, что в методологическом плане, для разработки геодинами-ческой модели должны предшествовать работы по геодинамическому районированию территории месторождения [5].

В основу рекомендаций по созданию геодинами-ческой модели заложены разработанные и апробированные принципы организации и проведения комплекса геодезических и геофизических измерений, полученные на Самотлорском, Верхне-Коликёганском, Ба-хиловском, Кальчинском, Губкинском, Мессояхском геодинамических полигонах [6, 7, 8]. Здесь за период наблюдений с 2003 по 2014 годы получен научнопрактический опыт проведения мониторинга, который свидетельствует о том, что анализ деформационных процессов, количественные показатели вертикальных и горизонтальных подвижек, распределение главных векторов напряжений и деформаций на созданной геолого-тектонической модели, являются отображением геодинамических процессов природно-техногенного генезиса происходящих в недрах месторождения. Полученные характеристики деформаций и напряжений массива недр позволяют судить о масштабах возможных негативных последствий (слом колонн скважин, разрыв трубопроводов, разрушения зданий и сооружений) и принимать решения о последующей корректировке программы геодинамического мониторинга.

Такой системный подход позволяет всесторонне использовать и учитывать всю существующую геолого-геофизическую информацию по изученности, тектонике, истории геологического развития, что позволяет придать карте современной геодинамической об- становки блочный вид, т.е. выделить ДНЗ, их границы, вектора главных напряжений, градиентные зоны, зоны геодинамического риска. Это необходимо для планирования планово-высотной основы полигона, с точки зрения оптимальных финансовых затрат на заложение пунктов наблюдений и получения необходимой и достаточной мониторинговой информации для раскрытия темы современной геодинамики месторождений.