Лаборатория геологии техногенных процессов
Лехов А.В., Лехов М.В., Максимович Н.Г., Блинов С.М., Шумилова И.Б. Оценка изменений геогидрологических условий при обустройстве Озерного месторождения нефти (Пермская область) // Промышленная экология: Материалы шк.-семинара.-Ростов-н/Д,1998.-Вып.1.-С.79-82.
Оценка изменений геогидрологических условий при обустройстве Озерного месторождения нефти (Пермская область)
А. В. Лехов, М. В. Лехов, Н. Г. Максимович, С. М. Блинов, И. Б. Шумилова
Обустройство нефтяных месторождений приводит к изменению гидрологических и гидрогеологических условий, особенно при неглубоком залегании подземных вод. В связи с этим, уже на стадии проектирования необходимо проводить оценку изменения геогидрологических условий.
Наиболее эффективным и действенным способом является метод математического геофильтрационного моделирования в факторно-диапазонной обстановке.
Объектом исследования явилось Озерное месторождение в Красновишерском районе Пермской области в долине р. Колынвы. Целью исследований являлась оценка изменений геогидрологических условий оз. Нюхти в результате строительства дорог для обустройства месторождения. Озеро Нюхти является уникальным памятником природы, сохранившим свой естественный вид и природный режим. Озеро будет окружено автодорогой с дренажными канавами и нефтепроводами от кустов промысловых скважин к установке по переработке нефти. Частичный перехват подземного стока дренажами может изменить условия залегания грунтовых вод и подземное питание озера.
Большая часть поверхности в районе месторождения ровная и заболоченная. Район характеризуется избыточным увлажнением. Озеро Нюхти сформировалось в карстовой мульде оседания, образовавшейся в результате растворения кровли иренских солей. Площадь зеркала озера около 5.5 км2, преобладающие глубины 1—1.5 м. Воды ультрапресные гидрокарбонатно-натриевые. Химический состав воды свидетельствует о преобладающем атмосферном питании озера.
Зона активного водообмена территории ограничена снизу иренскими соленосными отложениями. Вверх по разрезу отложения представлены: карбонатно-терригенными породами, элювиально-делювиальными суглинками, местами замещенными делювиальными глинами; аллювиальными песками; торфом (в области развития болот).
В торфах на глубине 1.2—1.5 м существует уплотненная зона, которая проявляется по изменениям химического состава подземных вод, и по которой осуществляется интенсивный приповерхностный сток.
Четвертичный водоносный горизонт представлен песками, перекрытыми проницаемыми торфами, и образует с оз.Нюхти единую гидравлическую систему. Мощность горизонта от первых метров до 10—12 м. Коэффициенты фильтрации песков и торфов составляют первые метры в сутки. Питание грунтовых вод происходит за счет инфильтрации; основная часть разгрузки происходит в болота и нижележащий соликамский водоносный горизонт, а одна десятая часть общего питания разгружается в озеро.
Для исследования факторов, определяющих условия подземного питания озера и нарушения водообмена в связи с хозяйственным освоением района рассматривалась плановая фильтрация в четвертичном водоносном горизонте.
Постановка исследований исходила из двух предполагаемых видов воздействия дороги на нарушение геогидрологических условий. Дороги могут рассматриваться как препятствие для стока, питающего озеро, и создавать некоторый подпор по внешнему контуру. С другой стороны, открытые канавы вдоль дорог могут оказывать дренирующее влияние на окрестные заболоченные пространства и изменять подземное питание озера.
Решение задачи фильтрации производилось методом конечных элементов (методом Галеркина). В рассматриваемом случае область разбивалась на четырехугольные блоки регулярной изометрической ортогональной сеткой, образующие которой совпадают с осями координат. Блоки разбиты на треугольники диагоналями. Шаг разбивки 250 м. Решаемая сетка имеет размер 29x41 узлов.
Решение представляет собой сеточную функцию H(z), приближенно описывающую распределение напоров с помощью сплайн-функции, которая в пределах элемента линейно изменяется от 1 в узле до нуля на противостоящей границе треугольника и за его пределами. При замене напоров в дифференциальном уравнении на их сеточные значения невязка баланса интегрируется по площади решаемой области с помощью весовой функции, в качестве которой используется та же линейная сплайн-функция. Для каждого решаемого узла область интегрирования ограничена площадями граничащих в этой точке шести треугольников. Требование равенства нулю интеграла для каждого узла дает систему линейных уравнений, с помощью которой могут быть найдены значения Н в узлах. Решение системы уравнений производится методом Гаусса.
Задача моделирования плановой безнапорной фильтрации в рассматриваемых условиях имеет нелинейный характер для учета двух явлений — подтопления поверхности земли и подпора-отрыва дна проектируемой горизонтальной дрены. Поэтому для решения задачи применялась итерационная процедура.
Проводилось эпигнозное моделирование для подтверждения непротиворечивости задаваемых гидрогеологических параметров наблюдаемым характеристикам. Имитация современного потока на модели показала картину заболачивания, практически точно совпадающую с реальным контуром.
Прогнозные расчеты были направлены на оценку степени влияния дороги как препятствия для приповерхностного стока и горизонтального дренажа вдоль дороги. Расчеты подпора грунтового потока учитывали дорогу как препятствие путем введения фиктивного сопротивления по ее контуру, увеличенного по сравнению с окрестным за счет консолидационного уплотнения торфяного покрова.
В результате исследований, выполненных с применением методов системного гидрогеологического моделирования, установлено, что устройство дороги с дренажными канавами может сказаться только в небольшом понижении уровней грунтовых вод вдоль трассы. Полоса, в пределах которой понижение уровней становится заметной и достигает 20 см имеет ширину, измеряемую первыми сотнями метров. Заболоченное пространство сохраняет прежнюю конфигурацию. Дорога как препятствие для подземного стока не будет создавать подпора поверхности грунтового потока. Запроектированные водоотводные трубы для пропуска поверхностного стока через дорожное полотно имеют достаточную пропускную способность и обеспечивают сохранение гидродинамической ситуации при условии нормальной эксплуатации.
|
|
|
