Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Самтанова Д.Э. 1

---

1 ФГБОУ ВПО «Калмыцкий Государственный университет»

В данной статье пластовые воды нефтяных месторождений рассматриваются как техногенный источник солей в почвенный покров, в частности хлоридов и сульфатов. В статье приведена характеристика территории Республики Калмыкия с точки зрения тектоники и литологии. На всем протяжении исследований с 2009–2012 гг. проводилось определение хлорид-ионов и сульфат-ионов в пластовых водах нефтяных месторождений при помощи методов титриметрии и гравиметрии. В статье также представлены физико-химические параметры пластовых вод, такие как плотность и рН. По значениям рН все пробы пластовых вод исследуемых нефтяных месторождений отнесены к типу слабокислых. По плотности равномерности не наблюдаем, вариация отмечается от 1,0701 до 1,0993 г/см3. Все пластовые воды исследуемых нефтяных месторождений содержат количество хлорид-ионов, превышающее ПДК в 5–9 раз. За весь период исследования количество сульфат-ионов в пластовых водах всех нефтяных месторождений снижается. А исследования за 2012 год показывают, что в пластовой воде Калининского и Курганного месторождений сульфат-ионы вообще отсутствуют. Так как во всех исследуемых нефтяных месторождениях преобладают ионы хлора, то при разливе этих пластовых вод имеет место хлоридное засоление почв.

Статья в формате PDF

131 KB

засоление

пластовая вода

сульфаты

хлориды

мониторинг

1. Березин А. Е., Базанов В. А., Минеева Т. А., Березина Л. А. Влияние высокоминерализованных вод на почвенно-растительный покров в районах нефтедобычи // Вестник Томского госуд. универститета, серия биология. – 2008. – № 306. – С. 142-148.

2. Гольчикова Н. Н. Оценка состояния природной среды Северо-Закпадного Прикаспия: монография. – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2005. – 148 с.

3. Мазур И. Н. Экология строительства объектов нефтяной и газовой промышленности. – М: Недра, 1991. – 206 с.

4. Солнцева Н. П. Добыча нефти и геохимия ландшафтов. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 375 с.

5. Строганов Б. П. Растения и засоление почвы. – М.: Изд-во АН СССР, 1958. – 68 с.

Введение

Геологическая история Республики Калмыкия довольно хорошо изучена. Рассматривая Республику Калмыкию с точки зрения тектоники, можно сказать, что данная территория расположена на стыке двух крупных платформенных структур – древней Восточно-Европейской (Русской) платформы и молодой Скифской плиты. Северо-Западный Прикаспий представлен кряжом Карпинского и юго-западной частью Прикаспийской впадины. В мощной толще осадочного чехла юго-западной части Прикаспийской впадины выделяются два структурных этажа: подсолевой, сложенный мощной толщей карбонатно-терригенных пород палеозойского возраста, и солянокупольный, представленный галогенно-терригенными породами от кунгурского до четвертичного возраста включительно. По особенностям развития и структурной выраженности во втором этаже намечаются три структурных яруса: кунгурско-триасовый, юрско-палеогеновый и верхнеплиоценово-четвертичный [2].

Климат территории Северо-Западного Прикаспия резко континентальный и довольно сухой. Территория Северо-Западного Прикаспия, находящаяся на стыке степей Западного и Центрального Предкавказья и среднеазиатских пустынь, занятая преимущественно полупустынными ландшафтами, характеризуется высокой природной изменчивостью климата. Продолжительное знойное сухое лето со среднемесячной температурой воздуха +21 и +25,5 °С. Максимальная температура воздуха в июле достигает +35 и +45 °С.

Довольно часто почвенно-растительный покров подвергается загрязнению пластовыми минерализованными водами. Этот процесс происходит в результате разлива пластовой подтоварной воды. Наиболее распространенными причинами загрязнения пластовыми минерализованными водами являются аварии или утечки на водоводах высокого давления из-за коррозии, земляных амбаров, отстойников, мест захоронения буровых растворов [3]. Ведь пластовая сильноминерализованная вода и сеноманская жидкость, обладая агрессивными химическими свойствами, увеличивают коррозионный износ.

Засоление почв – процесс накопления в почвах солей (хлоридов, карбонатов, сульфатов и нитратов). Засоление приводит к образованию солонцеватых и солончаковых почв. Засоленными почвами считаются те, в которых содержание солей превышает 0,25 % по массе. Процесс засоления почв происходит под влиянием антропогенных факторов за счет избытка поступления воды с водосборных и дренажных сетей, а также при разливе пластовых высокоминерализованных вод. Засоление почв происходит и в естественных условиях за счет поднятия солоноватых и соленых вод.

Повышение концентраций солей в почве является причиной невозможности роста растений. Так, например, в пределах участка высоких концентраций солей происходит гибель растений, а на участке с токсичным содержанием солей (25 – 35 мг-экв/100 г почвы) отмечена полная гибель растительного покрова [1].

Довольно значимую роль в техногенных потоках имеют водорастворимые хлориды, а в меньшей степени – сульфаты и карбонаты. Это объясняется тем, что карбонаты, обладая наименьшей подвижностью, фиксируются в почвах, которые находятся вблизи источника загрязнения. Мигрируя немного дальше от источника загрязнения, фиксируются сульфаты. В свою очередь, хлориды как наиболее подвижные мигранты, мигрируя дальше остальных солей, создают внешний контур техногенного ореола. Такая структура распределения солей, которая описана в общих чертах, соответствует теоретическому ряду растворимости солей [4].

Засоление почвы ведет к созданию низкого водного потенциала, в связи с этим нарушается поступление воды в растение. Наличие солей в почве ведет к нарушению процессов обмена [5].

Целью исследования являлся мониторинг содержания хлорид-ионов и сульфат-ионов в пластовых водах таких нефтяных месторождений, как Восточно-Камышанское, Калининское, Курганное и Состинское.

Материал и методы. Все исследуемые нефтяные месторождения расположены в Черноземельском районе Республики Калмыкии. Курганное месторождение представляет собой совокупность нескольких залежей нефти и газовой шапки. Месторождение открыто в 1987 году. Курганная и Северо-Курганная структуры, залежи в их пределах и запасы по ним вошли в единое месторождение под названием Курганное. По совокупности данных Курганное месторождение по размерам структуры относится к категории мелких и отличается сложным тектоническим строением. Продуктивная толща представлена нижнеаптскими и неокомскими отложениями. В нижнеаптских отложениях выделяют два продуктивных пласта, которые сложены глинами и песчаником. Вода на залежи появилась спустя два года после эксплуатации, и неуклонно возрастала обводненность скважин.

Восточно-Камышанское месторождение в структурном отношении приурочено Каспийско-Камышанской структурной ступени, который осложняет южный склон вала Карпинского. Месторождение представляет собой антиклиналь, вытянутую в юго-восточном направлении. В пределах площади выделяют четыре залежи: альбская, две нижнеаптские, юрская. Восточно-Камышанское месторождение разрабатывается с 1972 года. Продуктивный пласт представлен отложениями байосского и нижнеальбского яруса. Коллектор терригенный, неоднородный. Нижнеаптская залежь пластовая, сводовая, литологически экранированная, но уже выработана. Залежь нижнеальбского пласта приурочена к своду антиклинали и является ловушкой структурного типа. Обводненность скважин достигает 90 %.

Калининское месторождение в тектоническом отношении приручено к одноименному поднятию в северной части Восточно-Манычского прогиба. Структура линейная, вытянутая в широтном направлении. Продуктивная толща представлена песчаниками верхней пачки ааленского яруса. Разрабатывается месторождение с 1989 года. Залежь пластовая, сводовая. Скважины малодебитные, обводненность скважин более 90 %.

Состинское месторождение открыто в 1984 г. Общая площадь Состинского месторождения 3,36 га. Состинское нефтяное месторождение открыто в результате бурения поисковой скважины в присводовой части Шуптинской структуры, пробная эксплуатация произведена с 1999–2002 гг. На Состинском месторождении промышленная продуктивность приурочена к нижнемеловому комплексу пород. Нефтенасыщенные пласты-коллекторы выделяются в отложениях нижнеаптского подъяруса.

Определение хлорид-ионов и сульфат-ионов происходило с помощью методов титриметрии, гравиметрии и потенциометрии.

Результаты исследования и их обсуждение. После отбора пластовых вод из пробоотборника месторождений, они сразу же подвергались определению плотности ареометрически и рН потенциометрически.

Таблица 2

Физико-химические свойства пластовых вод нефтяных месторождений

Плотность пластовых вод в исследуемых месторождениях колеблется от 1,0701 г/см3 до 1,0993 г/см3. По плотности так называемой наиболее тяжелой пластовой водой является проба пластовой воды с Калининского месторождения. Значения же рН варьирует от 5 до 5,3 (рис.1).

Рис.1. рН в пластовых водах нефтяных месторождений (1- Восточно-Камышанское, 2- Калининское, 3-Курганное, 4- Состинское)

По рисунку видно, что наиболее равномерное рН отмечено в 2009 и 2012 году.

Таблица 2

Содержание хлорид-ионов и сульфат ионов в исследуемых пластовых водах

По таблице видно, что максимальное содержание хлорид-ионов в пластовой воде Восточно-Камышанского месторождения наблюдается в 2010 году, а сульфат-ионов – в 2009 году. В целом по сульфат-ионам можно сказать следующее: с каждым годом количество сульфатов в пластовой воде Восточно-Камышанского месторождения уменьшается. Максимум хлорид-ионов в пробе воды Калининского месторождения отмечается в 2012 году, и с каждым годом количество их увеличивается. В пробе воды за 2012 год сульфат-ионы вообще не обнаружены, а максимум отмечается в 2009 году. В пластовой воде Курганного месторождения наблюдается совсем иная ситуация – количество хлорид-ионов с каждым годом уменьшается. По сульфат-ионам наблюдается аналогичная ситуация. Содержание хлорид-ионов в пластовой воде Состинского месторождения по результатам исследования с каждым годом увеличивается, а содержание сульфат-ионов уменьшается.

Рис. 2. Содержание хлорид-ионов в пластовых водах исследуемых нефтяных месторождений (1 – Восточно-Камышанское, 2 – Калининское, 3 – Курганное, 4 – Состинское)

Заключение

1. По значениям рН все пластовые воды исследуемых месторождений относятся к типу слабокислых (рН до 6).

2. Наиболее тяжелой по плотности является пластовая вода Калининского месторождения, а наиболее легкой – проба пластовой воды Состинского месторождения.

3. В целом по сульфат-ионам можно сказать, что с каждым годом их количество в пластовых водах исследуемых месторождений уменьшается.

4. Во всех пробах пластовых вод исследуемых месторождений содержание хлорид-ионов превышает ПДК в 5–9 раз. Естественно такое содержание хлорид-ионов не может отразиться на почвенном покрове. Хлориды, в свою очередь, являются очень подвижными мигрантами и поступают на более глубокую глубину, чем сульфаты.

При оценке пластовой воды как загрязнителя окружающей среды необходимо учитывать не только токсичные вещества, содержащиеся в пластовой воде, но и гидрохимическую характеристику вод. Так, по результатам исследований мы отмечаем, что среди анионов превышают хлориды, то есть при разливе этих вод будет отмечаться хлоридное засоление почв.

Рецензенты:

Мойсейкина Л. Г., доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «КалмГУ», г. Элиста.

Бананова В. А., доктор географических наук, профессор ФГБОУ ВПО «КалмГУ», г. Элиста.

Библиографическая ссылка