Пресные подземные воды Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона (формирование химического состава и техногенная трансформация) - Автореферат

На соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Тема: Пресные подземные воды Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона (формирование химического состава и техногенная трансформация)Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете (ТЮМГНГУ), Государственном учреждении «Недра Ямала». Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники России, Матусевич Владимир Михайлович, ТЮМГНГУ Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Грязнов Олег Николаевич, УРГГГУ; доктор геолого-минералогических наук, профессор Курчиков Аркадий Романович, ЗСФ ИНГГ СО РАН; доктор геолого-минералогических наук, профессор Попов Виктор Константинович, ТЮМГАСУ.Актуальность работы связана также с отсутствием целостной системы представлений об условиях формирования химического состава подземных вод рассматриваемой территории. · впервые на основании изучения состава подземных вод дан обзор и выявлены изменения химического состава по территории Ямало-Ненецкого автономного округа; · построена математическая модель системы вода - растворимое вещество для основных макро-и микрокомпонентов подземных вод. Рассматривая геологическую историю развития бассейнов стока, можно сделать вывод, что основным фактором формирования низкой минерализации и широтной зональности подземных вод от пресной до ультрапресной, являются процессы криогенной метаморфизации подземных вод вследствие многократного промерзания и протаивания отложений эоцен-олигоцен-четвертичного гидрогеологического комплекса. Наличие мощной и сложнопостроенной толщи многолетнемерзлых пород исключило из водообмена значительную часть подземных вод и наложило отпечаток на формирование и существование подземных вод, сформировав сезонно-талые, надмерзлотные, межмерзлотные, подмерзлотные воды и воды сквозных таликов.Эколого-гидрогеологические исследования, проведенные автором на территории Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона, позволили сделать ряд основополагающих выводов: 1. Как по общей минерализации, так и по другим гидрогеохимическим показателям подземные воды эоцен-олигоцен-четвертичных отложений отражают историю развития ландшафта и палеогидрогеологическую историю. В периоды отдельных межледниковых потеплений за счет таяния пресного ледникового льда образовывались огромные массы талой пресной воды, которые формировали обширные пресноводные подпрудные водоемы и проникали в водовмещающие отложения. Таким образом, подпрудные бассейны, таяния ледникового покрова и процессы криогенного вымораживания в совокупности определили формирование ультрапресных подземных вод, являющихся характерной чертой подземных вод Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона. Под влиянием эжекционных, инжекционных и взаимодействующих (комплексных) процессов, происходит трансформация гидрогеологических условий и формирование на определенной глубине техногенных гидрогеологических систем, резко отличающихся условиями водообмена, тепломассопереноса и особенностями формирования подземных вод от природных водных систем.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: В монографиях: 1. Гидрогеология и техногенез природных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Институт геологии и геохимии УРО РАН. Екатеринбург, 2005. 150 с. (в соавторстве с Ю.К. Ивановым, О.Г. Бешенцевой).

2. Экология подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Институт геологии и геохимии УРО РАН. Екатеринбург, 2005. 165 с. (в соавторстве с Ю.К. Ивановым, О.Г. Бешенцевой).

3. Подземные воды Ямало-Ненецкого автономного округа. Институт геологии и геохимии УРО РАН. Екатеринбург, 2006. 149 с.

4. Современное состояние окружающей природной среды и экологические проблемы Ямало-Ненецкого автономного округа. Институт геологии и геохимии УРО РАН. Екатеринбург, 2008. 170 с. (в соавторстве с Ю.К. Ивановым, Г.В. Шурбиным, Л.К. Каменевым, В.В. Корепановым).

В журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования основных положений докторских диссертаций: 5. Геохимия железа подземных вод Ямала // Изв. вузов Нефть и газ. Тюмень, 1999. №5. С. 10-16 (в соавторстве с В.Г. Васильевым, Ю.К. Ивановым).

6. Гидроэкология и гидрохимия пресных подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Инженерная экология. Москва, 2004. №2. С. 2-14. (в соавторстве с Ю.К. Ивановым, А.А. Ястребовым).

7. Подземные воды криолитозоны Западной Сибири // Изв. вузов Нефть и газ. Тюмень, 2004. №6. С. 6-13 (в соавторстве с В.М. Матусевичем, Ю.К. Ивановым).

8. Ресурсы подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа и проблемы их использования. Изв. вузов Нефть и газ. Тюмень, 2005. №5. С. 7-13 (в соавторстве с О.Г. Бешенцевой, В.М. Матусевичем).

9. Палеогеографические аспекты формирования химического состава пресных подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Литосфера. Екатеринбург, 2005. №4. С. 188-196 (в соавторстве с Ю.К. Ивановым).

10. Техногенная нагрузка на подземные воды Ямало-Ненецкого автономного округа и оценка степени их защищенности от загрязнения // Изв. вузов Нефть и газ. Тюмень, 2006. №2. С. 116-121 (В соавторстве с О.Г Бешенцевой., В.М. Матусевичем, А.А.Пономаревым).

11. Анализ работы Новоуренгойского водозабора пресных подземных вод // Изв. вузов Нефть и газ. Тюмень, 2006. №4. С. 117-120 (в соавторстве с О.Г. Бешенцевой, В.М. Матусевичем).

12. Техногенная трансформация состава природных вод Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа. М.: «Геоэкология, Инженерная геология, Гидрогеология и Геокриология», 2006. №4 С. 313-321 (в соавторстве с Ю.К. Ивановым).

13. Анализ работы Салехардского водозабора пресных подземных вод // Изв. вузов Нефть и газ. Тюмень, 2007. №1 С. 107-110 (в соавторстве с О.Г. Бешенцевой, В.М. Матусевичем).

14. Прогноз развития контаминационных процессов в условиях криолитозоны. Литосфера. Екатеринбург, 2008. №6. С. 80-95 (в соавторстве с А.А. Ястребовым, Ю.К. Ивановым).

Статьи в сборниках, доклады в материалах конференций

15. "Экология подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа" // Доклады третьего международного конгресса “Вода: экология и технология”, Москва, 1998. С. 161-162 (в соавторстве с А.И. Ковальчуком).

16. Основные черты химического состава и пространственная гидрохимическая зональность пресных подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Материалы докладов Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна». Тюмень, 2004. С. 480-482 (в соавторстве с А.А. Пономаревым, Ю.К. Ивановым).

17. Техногенные гидрогеологические системы Пуровского нефтегазодобывающего района. Материалы Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна». Тюмень, 2004. С. 495-497 (в соавторстве с А.А. Пономаревым, О.Г. Бешенцевой, В.М. Матусевичем).

18. Влияние техногенеза на подземные воды Пуровского нефтегазодобывающего района ЯНАО. Материалы докладов Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна». Тюмень, 2004. С. 501-504 (в соавторстве с А.А. Пономаревым, О.Г. Бешенцевой).

19. Захоронение промстоков в недра Ямало-Ненецкого автономного округа. Материалы XVIII Всероссийского совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск, 2006. С. 415-418 (в соавторстве с В.М. Матусевичем, О.Г. Бешенцевой, А.А. Пономаревым).

20. Поддержание пластового давления при заводнении месторождений нефти на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Материалы XVIII Всероссийского совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск, 2006. С. 320-323.

21. Экологические проблемы при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений. Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Эколого-геологические проблемы урбанизированных территорий». Екатеринбург, 2006. С. 58-61.

22. Современные факторы, определяющие особенности химического состава пресных подземных вод ЯНАО «Геология Урала и сопредельных территорий» Сборник научных трудов. Институт геологии и геохимии УРО РАН. Екатеринбург, 2007. С. 465-478 (в соавторстве с Ю.К. Ивановым, А.А. Ястребовым).

Размещено на .ru

Эколого-гидрогеологические исследования, проведенные автором на территории Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона, позволили сделать ряд основополагающих выводов: 1. Как по общей минерализации, так и по другим гидрогеохимическим показателям подземные воды эоцен-олигоцен-четвертичных отложений отражают историю развития ландшафта и палеогидрогеологическую историю.

2. В период раннезырянского и позднезырянского оледенений происходило формирование многолетней мерзлоты и протекание процессов вымораживания. В периоды отдельных межледниковых потеплений за счет таяния пресного ледникового льда образовывались огромные массы талой пресной воды, которые формировали обширные пресноводные подпрудные водоемы и проникали в водовмещающие отложения. Таким образом, подпрудные бассейны, таяния ледникового покрова и процессы криогенного вымораживания в совокупности определили формирование ультрапресных подземных вод, являющихся характерной чертой подземных вод Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона.

При этом, основным фактором формирования низкой минерализации и широтной зональности подземных вод от пресной до ультрапресной, являются процессы криогенной метаморфизации вод вследствие многократного промерзания и протаивания отложений эоцен-олигоцен-четвертичного гидрогеологического комплекса.

3. Вследствие интенсивной нефтегазодобычи техногенез приобрел решающее значение и затронул все компоненты окружающей среды. Под влиянием эжекционных, инжекционных и взаимодействующих (комплексных) процессов, происходит трансформация гидрогеологических условий и формирование на определенной глубине техногенных гидрогеологических систем, резко отличающихся условиями водообмена, тепломассопереноса и особенностями формирования подземных вод от природных водных систем. В этих системах главным источником загрязнения для подземных вод рассматриваемой территории являются бытовые стоки, для которых специфическими компонентами на фоне естественных вод региона являются натрий, хлор, соединения азота, поверхностно-активные вещества и фосфаты. Именно данное загрязнение имеет региональный характер за счет высокой миграционной способности элементов-загрязнителей и специфики гидросферы региона, заключающейся в высокой обводненности территории и больших величинах поверхностного и подземного стока.

4. Низкая минерализация подземных вод, высокое содержание кремния, железа, марганца, очень низкие концентрации кальция, магния и фтора требуют постановки специальных медико-гигиенических исследований и соответствующих методов водоподготовки. Предложенная автором методика каталитического снижения концентрации марганца, железа и кремния является технологически простой и обеспечивает высокую степень очистки.

5. Отслеживаемые по данным десятилетнего опробования временные тренды изменения гидрогеохимической обстановки на основных водозаборах округа подтверждает предположение о дальнейшем ухудшении параметров. В первую очередь это касается увеличения содержания железа, марганца, снижения РН и стабильное присутствие по ряду объектов индикаторов коммунально-бытового загрязнения - полифосфатов. Следовательно, настоятельной необходимостью является проведения мониторинга, основным методом которого является гидрогеохимическое опробование вод.

В целом состояние пресных подземных вод Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона можно признать относительно удовлетворительным. До настоящего времени промышленное загрязнение подземных вод имеет в районах нефтегазодобычи локальное распространение (отдельные скважины) и носит мозаичный характер, охватывая территорию промзон с тенденцией к увеличению площадей загрязнения.