VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Природно-технические линейные системы нефтепроводов имеют свои специфические особенности, которые необходимо учитывать при организации мониторинга геологической среды территорий, на которых они располагаются. В их числе: значительная протяженность трасс нефтепроводов, проходящих через разные климатические и природные зоны с разнообразными инженерно-геологическими условиями; тенденции увеличения технологических нагрузок на трубопроводы, связанные с возрастанием объемов перекачиваемых продуктов; чрезвычайно серьезные экологические последствия для окружающей среды, возникающие в случае аварий трубопроводов, особенно нефтепроводов, из чего следует необходимость обеспечения достаточно высокой надежности работы этих сооружений; увязка различных сооружений нефтепроводов с инженерными комплексами осваиваемых месторождений.

При прокладке и эксплуатации нефтепроводов на среду оказываются следующие техногенные воздействия:

• загрязнение атмосферы

• загрязнение подземных и поверхностных вод

• загрязнение почвенно-растительного покрова

• изменение температурного режима грунтов

• активизация инженерно-геологических процессов вдоль трассы

Вполне естественно, что при создании и эксплуатации таких ПТС в связи с нарушением природных условий, изменением теплового и водного режима грунтов происходит активизация различных экзогенных и интенсивное проявление инженерно-геологических процессов. Опыт борьбы с многочисленными деформациями различных сооружений вдоль трасс нефтепроводов показал, что эксплуатационная надежность нефтедобывающих комплексов и трубопроводов не может быть обеспечена проведением отдельных ремонтных работ и мероприятий по инженерной защите данной ПТС. Обязательным условием надежности трубопровода является мониторинг трассы, где возможны разрывы и пролив нефти [1].

В качестве примеров можно привести Транс-Эквадорский нефтепровод СОТЭ, разрыв которого спровоцировало землетрясение, произошедшее 5 марта 1987 года, крупные аварийные разливы нефти из магистральных трубопроводов Транснефти в 2004-2006 годах и аварийный разлив нефти в Республике Коми, случившийся совсем недавно – 26 мая 2013 года.

Разлившаяся нефть зачастую приводит к колоссальным последствиям для окружающей среды, как к немедленным, так и к длительным. Последствия разлива нефти ощущаются десятилетиями.

Из-за загрязнения нефтью гибнет вся растительность. Например, кишащие жизнью и отличающиеся буйной растительностью мангровые болота навсегда исчезают из-за розлива нефти. Пораженные районы становятся непригодными для обитания диких животных.

Так, например, в 1989 году произошла утечка огромного количества нефти на Аляске, были потрачены миллионы долларов на ликвидацию последствий, но анализы проведенные в 2007 году показали, что 26 тысяч галлонов нефти все еще находится в песке вдоль береговой линии. Естественно на этих территориях все еще не восстановились популяции погибших диких животных.

Даже если животным удается вовремя покинуть зараженную территорию, всегда есть риск, что в их рацион питания попадут зараженные организмы. Ученые отметили, что животные, побывавшие в зараженных регионах, приносили больное потомство, и такая тенденция может проявляться в нескольких поколениях.

Нефть и нефтепродукты нарушают экологическое состояние почвенных покровов и в целом деформируют структуру биоценозов. Почвенные бактерии, а также беспозвоночные почвенные микроорганизмы и животные не в состоянии качественно выполнять свои важнейшие функции в результате интоксикации легкими фракциями нефти.

В случае, если разлив нефти происходит в пресном водоеме, негативные последствия испытывает на себе и местное население (например, коммунальным службам намного сложнее очищать воду, поступающую в водопроводные сети) и сельское хозяйство [2].

Особенности естественных параметров территории вдоль трассы и неблагоприятные и опасные геоэкологические процессы

Тектоника

Особенности тектоники исследуемой территории могут оказывать существенное влияние на развитие неблагоприятных природных процессов и явлений. В част­ности, в зонах разрывных структур высока вероятность активизации различных экзо­генных геологических процессов. По активным разломам могут происходить совре­менные тектонические смещения, опасные для инженерных сооружений. Поэтому активные разломы особенно важно учитывать при прокладке магистрального нефте­провода в горно-складчатых и сейсмических районах территории проектируемого строительства.

Трасса нефтепровода в обход оз. Байкал пересекает с запада на восток две крупные геоструктурные зоны: Сибирскую платформу и Байкальскую складчатую область. В этих геоструктурных зонах выделяются складчатые системы, которые в свою очередь подразделяются на тектонические и структурно-формационные зоны, отличающиеся своим строением, набором геологических формаций, характером проявления магматизма и метаморфизма.

Сибирская платформа на исследуемой территории в докайнозойском структурном плане представлена Прибайкальским краевым прогибом.

Геологическое строение

Киренгская впадина сочленяет Сибирскую платформу и Байкальскую рифтовую зону. Она выполнена толщей кайнозойских отложений мощностью до 200 м, среди которых выступают останцовые массивы палеозойских пород. Для этих пород характерна терригенная песчаниково-алевролитовая пестроцветная нижнесреднеордовикская формация, которая представлена мелкозернистыми, кремнисто­кварцевыми и полевошпатово-кварцевыми песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов. Ее мощность доходит до 280-400 м. На пологих склонах и поверхностях выравнивания палеозойские породы перекрыты элювием и делювием мощностью 2-5 м, которая возрастает в нижних частях склонов до 10 м и бо­лее, а на отдельных крутых склонах развиты маломощные коллювиальные отложе­ния толщиной до 2 м.

На западе региона располагается эрозионно-денудационная часть долины Киренги, где на поверхности залегают элювиально-делювиальные лессовидные отложения мощностью 3-10 м. В восточной части впадины, где длина трассы нефтепровода составляет около 50 км, преобладают аккумулятивные типы отложений: ледниковые, флювиогляциальные, аллювиальные и озерно-аллювиальные. Неогеновые глины и глинистые пески выполняют котловины древнего, рельефа. Эти отложе­ния часто перекрыты более молодыми слоистыми суглинками и песками, представляющими комплекс озерно-аллювиальных отложений. Совместно с ними или самостоятельно, чаще в погребенном состоянии, залегают аллювиальные отложения: пески, галечники и суглинки, реже конгломераты с прослоями глин, галечников и песков.

Аллювиальные песчано-галечные отложения, слабо обогащенные гли­нистым материалом на поймах, приурочены к узким долинам рек, где их мощность составляет первые десятки метров.

Довольно большие площади в регионе заняты верхнеплейстоценовыми ледниковыми отложениями. Состав морены - валунные супеси и суглинки, ее мощность достигает до 50-60 м. Флювиогляциальные отложения развиты ограниченно и представлены галечниками, песками и супесями с валунами. Мощность этих отложений составляет 20-50 м.

Преобладающая часть Байкальской рифтовой зоны в пределах рассматри­ваемой территории сложена породами вулканогенно-осадочной, гранитоидной и метаморфической формаций, в меньшей степени породами терригенной, карбонатной, терригенно-карбонатной и вулкано- генно-осадочно-метаморфизованной формаций. Породы всех формаций трещиноваты до глубины 50-100 м, а в зонах разломов - глубже.

Четвертичные породы в пределах горной части территории в долинах крупных рек Мини, Чаи, Мамы и их притоков покрывают коренные породы слоем мощностью от 0-2 м до 2-10 м, реже больше. На крутых склонах часты выходы скальных пород.

Сейсмичность

В полосе прохождения трассы нефтепровода по комплексу геологических, структурно-геоморфологических и сейсмогеологических данных выделено 22 активных и потенциально активных тектонических разлома, пересекающих трассу нефте­провода; 11 разломов из этого списка являются собственно активными (достоверны­ми и предполагаемыми) с признаками позднеплейстоцен-голоценовых смещений).

Наиболее высокосейсмичные зоны вдоль проектируемого участка трассы неф­тепровода расположены в пределах Сибирской платформы, Северо-Байкальского поднятия и, особенно, Байкальской рифтовой зоны. В начальной части участка трассы исходная сейсмичность составляет 7,5-8,0 баллов (Иркутский амфитеатр, Предбайкальский прогиб, область сочленения Прибайкальского прогиба и Байкальской рифтовой зоны).

Участок трассы в обход озера Байкал как бы огибает северную часть озера и ось трассы располагается а радиуса 90-150 км от северной оконечности Байкала. Исходная сейсмичность увеличивается вдоль трассы с запада на восток от 7,5 до 9 баллов на «средних» грунтах.

Общая протяженность участков с различ­ной исходной сейсмичностью следующая:

7,5 баллов- 134,5 км,

8 баллов-126 км,

8,5 баллов- 96,5 км,

9 баллов- 42 км.

Анализ данных по сейсмической активности за последние 40 лет — с 1973 по 2013 гг. позволяет говорить об увеличении активности землетрясений с М от 4 в рассматриваемом районе (рис. 1). При этом глубина гипоцентров землетрясений постепенно уменьшается и, следовательно, увеличивается их эффект (рис. 2).

Рис. 1. Изменение количества землетрясений с М от 4 в районе трассы нефтепровода ВСТО.

Рис. 2. Изменение глубины гипоцентров землетрясений с М от 4 в районе трассы нефтепровода ВСТО (глубины, осредненные за пятилетние интервалы, км).

Экзогенные геологические процессы

Участок трассы нефтепровода в обход водосборного бассейна озера Байкал предопределён значительным разнообразием геолого-структурных, рельефных условий вдоль трассы нефтепровода, которые обусловливают широкий перечень потенциально опасных экзогенных геологических процессов.

Для обеспечения безопасности строительства и эксплуатации нефтепровода необходимо устройство защитных мероприятий от таких экзогенных геологических процессов как: наледи, курумы, овражная эрозия, солифлюкция и др.

Овражная и речная эрозия развивается как на крутых, так и на пологих склонах, везде, где имеется движение воды, и, в особенности, концентрация поверхностного стока - в промоинах, оврагах, долинах малых, значительных и крупных рек.

Обвалы и осыпи широко представлены на рассматриваемой территории в горно-гольцовой зоне хребтов, в подножьях бортов троговых долин, каров, цирков, хребтов, сложенных скальными породами. На участке трассы обхода оползни имеют ограниченное распространение. Отмечаются единичные проявления оползней типа оплывин.

Процесс заболачивания занимает значительные площади по трассе. Он представлен в основном болотами низинного и пойменного типа, а также заболоченными участками. В границах исследуемого региона процесс заболачивания следует рассматривать как фактор, усложняющий условия строительства.

Овражная эрозия (оврагообразование) на рассматриваемой территории пользуется достаточно широким распространением.

Факторами, определяющими распространение и интенсивность овражной эрозии являются рельеф, климатические и мерзлотные условия, наличие (отсутствие) растительного покрова, инженерно-хозяйственная деятельность.

Единичные овраги и эрозионные рытвины отмечаются на высоких речных и аллювиально-озерных террасах, сложенных песками, алевритами, суглинками. Эти формы проявления овражной эрозии имеют небольшие размеры - протяженность от 6-7 до 150-200 м, глубина - 0,5-1,5 м.

Суффозионный процесс проявляется на ограниченных по площади площадках, однако в целом по исследуемой территории распространен достаточно широко - на песчаных массивах пойм и террас аллювиального, озерного, озерно-аллювиального генезиса, а также в эоловых песках.

Широкое распространение толщ мерзлых пород определяет развитие в регионе практически всех криогенных процессов. Из всего спектра процессов к категории опасных для строительства и эксплуатации нефтепровода (и сопутствующих сооружений) относятся термокарст, термоэрозия, криогенное пучение, солифлюкция, курумы, наледеобразование. Менее опасны процессы морозного выветривания и трещинообразования, связанные с ними явления.

Распространение многолетнемерзлых пород на заболоченных участках, распадках, у подножий северных склонов, во впадинах, в долинах рек, в падях и их неустойчивое термическое состояние способствуют развитию термокарстовых образований. Они развиваются премущественно в аллювиальных и болотных льдистых супесчано-суглинистых отложениях долин рек Киренги, Верхней Ангары.

Наледи на рассматриваемой территории имеют достаточно широкое развитие, в особенности небольшие грунтовых и речных вод. Площади распространения и объемы наледей неодинаковы в разные годы и меняются от нескольких десятков до сотен тысяч квадратных и кубических метров [3].

Подводя итог, важно отметить, что строительство и эксплуатацию нефтепроводов необходимо производить, учитывая индивидуальные особенности территории, на которой располагается данный объект.

Система "магистральный трубопровод - природная среда" характеризуется сложным набором прямых и обратных связей. Важно найти пути наименьшего взаимного влияния: техногенного - на окружающую среду со стороны сооружения и природных процессов - на трубопровод.

Повышенные показатели сейсмичности в данном районе в совокупности с другими опасными экзогенными процессами может привести к разрывам нефтепровода в наиболее уязвимых местах, что, в свою очередь, может привести к нарушениям целостности экосистем и отдельных природных объектов.

1. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: Учебник. Под редакцией В.Т. Трофимова — М.: Изд-во МГУ, 1995, с. 245.

2. [Электронный ресурс] // Экологические последствия разливов нефти URL: http://ria.ru/documents/20090605/173349317.html

3. Ярулин Р.Х. Обоснование инвестиций в строительство нефтепровода для транспортировки российской нефти в страны Азиатско-тихоокеанского региона, Том 3-Д: Оценка воздействия на окружающую среду для альтернативного варианта прохождения нефтепровода Россия – страны АТР в пределах бассейна озера Байкал, Книга 2: Воздействие объектов нефтепровода при аварийных ситуациях, Москва, 2003.

Код для цитирования: Скопировать