К оглавлению	УДК 577.4:550.81(571.5)
	© А. С. Анциферов, 1991

Охрана природы при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений Восточной Сибири

А.С. АНЦИФЕРОВ (ВостСибНИИГГиМС)

Охрана природы в последние годы стала актуальнейшей проблемой глобального масштаба. По предстоящим материальным, трудовым и денежным затратам она сопоставима с такими важнейшими проблемами человечества, как борьба за мир и освоение космоса.

Для огромной и пока еще слабообжитой территории Восточной Сибири: Байкала, Ангары, Иркутска, Норильска и прочих крупных городов, рек и водохранилищ, где загрязнение воды и воздуха по отдельным показателям уже превысило допустимые экологические нормы, и для многих других районов, где ведутся интенсивные геологоразведочные работы, намечаются разработка новых месторождений и строительство крупных промышленных объектов, эта проблема сейчас тоже стала актуальной.

Геологоразведочные работы, как известно, наносят серьезный ущерб восточносибирской, по-северному легко ранимой природе. Наиболее опасны для нее глубокое бурение на нефть и газ и сейсморазведка, причем не только из-за нарушений правил ведения работ и законов землепользования (они несовершенны и требуют доработки). Есть и объективные причины, для их устранения необходим коллективный поиск.

Большинство глубоких скважин на нефть и газ бурится в тайге, и каждая вместе с вертолетной площадкой занимает площадь 10-15 га (по нормам - 11,4 га) с запасами древесины до 3000 м³. Лес там полностью вырубается и практически весь пропадает (используется лишь небольшая часть для обустройства буровой). Подлесок вместе с почвенно-растительным слоем сгребается бульдозерами к краям буровой площадки, но после бурения почва на ней не восстанавливается, посадка нового леса не производится. Брошенные буровые площадки представляют собой оголенные от почвы, замазученные и отравленные химикатами «плешины», на которых годами ничего не растет. Многие из них захламлены металлоломом, остатками соли, различных кислот, щелочей и прочих ядовитых химических реагентов, что создает реальную опасность для всех обитателей тайги (их привлекают туда соль и цветные «камешки» химреагентов).

Сейчас в Восточной Сибири на нефть и газ пробурено более 2000 глубоких скважин (глубина 1500-5000 м) и несколько тысяч сравнительно мелких. Кроме того, в тайге прорублены десятки тысяч километров просек для дорог-времянок, сейсмических, других геофизических и топографических профилей. Суммарные потери леса никто не подсчитывал, но они значительны. Пострадали охотничьи угодья, кедровники, грибные и ягодные места, а в тундре - пастбища оленей, водопои и т. д.

Каждая установка глубокого бурения при нормальной работе за год сжигает до 1500 т горючего. При этом окружающая среда получает 2 т УВ и сажи, более 30 т окислов азота, 8 т окиси углерода, сернистый ангидрит и др. Одна такая буровая при проходке поглощающих горизонтов «выпивает» реку с площадью водосбора 6-7 тыс. км². Большое количество воды необходимо для приготовления буровых растворов и других химически активных технологических жидкостей, которые после использования выбрасываются и тем самым наносят вред природе (чахнет лес и сохнет растительность вокруг буровых, гибнет рыба в близлежащих водоемах и т. д.).

Выбрасываются также естественные подземные рассолы, поступающие из глубоких горизонтов при бурении и испытании скважин. Нередко они дают мощные фонтаны до нескольких тысяч кубометров рассола в сутки. В большинстве случаев эти рассолы предельно крепкие и в каждом кубометре содержат от 300 до 600 кг разнообразных хлоридных солей натрия, кальция, магния, калия, брома и другие химические компоненты, в том числе токсичные для человека, животных и растений. Иногда они перенасыщены сероводородом и прочими ядовитыми газами, что вынуждает буровиков работать в противогазах и даже прекращать бурение скважин.

Ясно, что спускать в реки такие рассолы и отработанные буровые растворы нельзя. Поэтому их сливают в естественные или специально вырытые земляные котлованы. Их днища и стенки должны покрываться изоляцией (глиной, пленкой, бетоном и другими материалами), но фактически это не делается или делается очень редко. Рассолы из них легко просачиваются в грунт и подземными путями стекают в ближайшие реки и озера, загрязняя на своем пути пресную воду верхних горизонтов. Последние загрязняются также в результате бурения многочисленных сейсмических скважин и проведения в них сейсморазведочных взрывов, что нарушает природную изоляцию верхних горизонтов и ведет к их засолению рассолами из нижележащих. На Марковском месторождении, разведка которого проводилась в 1962-1968 гг., питьевая подземная вода из скважин-колодцев низкого качества и до сих пор пахнет нефтью (особенно зимой).

При бурении загрязняются не только верхние, но и глубоководные водоносные горизонты. Обусловлено это двумя основными причинами. Во-первых, это широкое развитие многолетнемерзлых пород (ММП). В южных районах Сибирской платформы мерзлота имеет островной характер, а в северных образуется сплошной панцирь толщиной до 200-1000 м и более. Мерзлота затрудняет нисходящую инфильтрацию метеогенных вод и снижает вертикальную составляющую гидростатического напора, в результате чего в подмерзлотном интервале разреза возникает дефицит пластовых давлений вплоть до аномально низких (АНПД). Во-вторых, это высокая соленасыщенность разреза, в результате чего приходится применять соленые буровые растворы с плотностью 1,2 г/см³ и выше. При таких условиях бурения многие водоносные горизонты (особенно верхние) интенсивно поглощают буровой раствор, который загрязняет их и растекается по ним на значительные расстояния вокруг поглощающих скважин.

Особенно сильно страдает природа при крупных неуправляемых (аварийных) фонтанах, когда ежесуточно выбрасываются большие количества нефти, газа и поступающих вместе с ними подземных рассолов, а также технологические жидкости, применяющиеся для глушения фонтанов. Известны случаи, когда фонтанирующие скважины закрывались недостаточно герметично и продолжали выпускать газ или соленый рассол с пленками нефти в течение многих лет, отравляя вокруг себя все живое.

В Жигаловском районе Иркутской области на р. Тутуре после закрытия фонтанировавшей газом калиепоисковой скважины вокруг нее образовались многочисленные газовые грифоны, которые действовали более 20 лет и выпустили в атмосферу несколько миллиардов кубометров газа (целое месторождение!). На территории курорта Усть-Кут из брошенной колонковой скважины рассол по грифонам изливается уже более 40 лет. Изоляционные работы, проведенные дважды, результатов не дали. Сейчас рассол в виде ручья стекает в р. Куту и далее в р. Лену (дебит 700 м³/сут!), засоляет их и, кроме того, истощает запасы лечебных вод этого курорта.

Подобные примеры можно продолжить и в других районах. Разумеется, что виновники в таких случаях наказывались и даже штрафовались, но природе от этого не легче.

На разведанных, но еще не введенных в эксплуатацию месторождениях нефти и газа, где пробурены десятки скважин и создана густая сеть сейсмических профилей и дорог-времянок, экологическая обстановка уже сейчас вызывает тревогу. Там много погублено леса, почва изранена и, как следствие, существенно нарушен тепловой и гидрогеологический режимы верхних горизонтов земли. Это неизбежно ведет к обмелению рек, росту глубины промерзания грунтов и образованию наледей, а при наличии ММП - к увеличению толщины сезонно-талого слоя, образованию болот, солифлюкционным, термоэрозионным, термокарстовым и другим нежелательным процессам. Карстовые воронки и рвы уже появились вокруг отдельных обследованных скважин на месторождениях юга Непского свода, а с вертолета летом видны участки водоразделов, где деревья стоят в воде. При разработке месторождений на каждом из них будут дополнительно буриться уже не десятки, а сотни эксплуатационных скважин, в связи с чем техногенное воздействие на природу еще более усилится и может привести к необратимым экологическим последствиям, если своевременно не принять мер по ее охране.

Большинство месторождений Восточной Сибири находится в зоне сплошной многолетней («вечной») мерзлоты, где техногенное воздействие на почвенно-растительный покров проявляется особенно резко и не «залечивается» в течение многих десятилетий.

Для прогноза изменения геокриологических условий в процессе разработки месторождений в зоне ММП можно ориентировочно использовать данные по Среднеботуобинскому месторождению (юго-запад Якутии), где были проведены специальные инженерно-строительные изыскания. По этим данным, нарушение естественных условий дневной поверхности и почвенно-растительного покрова приводит к увеличению толщины сезонно-талого слоя в первый год после нарушения на 30 %, на второй - до 50, на третий - до 100 (т. е. в 2 раза). При этом изменяется кислотность почв (рН растет от 5,4-7,3 до 6,1-7,9), уменьшается содержание обменного калия и активируются эрозионно-термокарстовые процессы на дренированных участках, особенно на песчаниках.

В центральных и северных районах Непско-Ботуобинской антеклизы, где находится большинство месторождений юга Сибирской платформы, толщина сезонноталого слоя в песчаниках достигает 3-4 м, в суглинках - 2-2,5, в торфах - 0,4-0,9. При разработке месторождений в этих районах (Верхнечонского, Среднеботуобинского и других) толщина слоя возрастет, по-видимому, не менее чем в 2 раза. При вытаивании ледяных включений и стоке талой воды будет происходить оседание грунтов, а при сезонном промерзании, наоборот, возможны их вспучивание и образование наледей. По данным С.С. Вечерского (1973 г.), при частичном снятии торфяного горизонта на 18-20 см под снежным покровом (при его сохранении) глубина сезонного промерзания увеличивается на 30-50 %, а при удалении торфа на 50 см и очистке полигона от снега - в первый год на 100 %, а во второй и последующие формируется перелеток или ММП небольшой мощности.

Периодически повторяющиеся процессы сезонного промерзания и оттаивания верхнего сезонноталого слоя, а также растепление более глубоких интервалов ММП вокруг скважин при их бурении и эксплуатации и повторное замерзание этих интервалов при длительных остановках скважин могут вызвать проседание, смятие и, в конечном итоге, нарушение герметичности обсадных колонн, что неизбежно ведет к загрязнению водоносных горизонтов. По данным Г.С. Грязнова (1982 г.), в скв. 1 Улахан-Юряхской в Якутии после месячного простоя было обнаружено смятие кондуктора диаметром 273 мм на глубине 60 м. На Мессояхском газовом месторождении на севере Красноярского края в скв. 154 после ее консервации обнаружилось смятие кондуктора диаметром 219 мм и эксплуатационной колонны диаметром 146 мм на глубине 142 м, хотя межтрубное пространство было залито цементом. Подобные явления, по-видимому, могут наблюдаться и на других площадях и месторождениях в зонах ММП.

Наличие ММП необходимо учитывать и при строительстве наземных сооружений (зданий, трубопроводов, дорог и т. д.). Например, при строительстве дорог на многолетнемерзлых породах для сведения к минимуму термоэрозии и термокарста целесообразно растительный покров оставлять на месте, а при планировке местности под трассу дороги вместо срезания грунтов (особенно сильнольдистых) использовать подсыпку грунтов. Для предотвращения наледей следует сохранять естественный дренаж и, кроме того, устраивать дополнительный для поверхностного стока. Опыт строительных работ на мерзлоте, полученный в Западной Сибири, на БАМе, в Якутии и в северных районах Красноярского края, необходимо изучить и скорректировать применительно к конкретным условиям нефтегазоносных районов Восточной Сибири.

В Восточной Сибири (на Сибирской платформе) открыто более 50 месторождений нефти и газа, из них многие закончены разведкой. Несколько газовых месторождений в Енисей-Хатангской и Вилюйской НГО, где продуктивными являются мезозойские и частично пермские отложения, эксплуатируются с подачей газа для местных нужд в Норильск и Якутск. В Непско-Ботуобинской НГО, где нефтегазоносны в основном рифей-вендские и нижнекембрийские отложения, несколько месторождений введены в пробную эксплуатацию. Верхнечонское месторождение на севере Иркутской области готовится к эксплуатации, и в 1990 г. из него планировалось добыть первые 100 тыс. т иркутской нефти. В мероприятиях по охране Байкала предусмотрена газификация городов и сел Прибайкалья, для чего здесь необходимо ввести в разработку несколько уже открытых газовых и газоконденсатных месторождений. На их основе с учетом лесных и других ресурсов намечается создать крупный Верхнеленский топливно-промышленный комплекс. Кроме нефти и газа, открыты и ждут разработки много других месторождений различных полезных ископаемых. Заканчивается разведка первого в Восточной Сибири (и крупнейшего в СССР) Непского месторождения калийных солей, продолжаются поиск и разведка новых месторождений. Наращивают объемы работ действующие горнодобывающие, лесозаготовительные и перерабатывающие предприятия. Промышленное освоение Восточной Сибири быстро набирает темпы и так же быстро растет техногенная нагрузка на ее территорию.

Отечественный и зарубежный опыт показал, что охрану природы надо начинать не после того, как она уже изуродована и отравлена в результате производственной деятельности человека, а намного раньше. Начинать ее надо на стадиях геологоразведочных работ (и даже раньше их!), когда она еще не нарушена и находится в первозданном состоянии. Но как это организовать практически, никто пока не знает. Исследований по этим вопросам в Восточной Сибири не имеется, методика их проведения не разработана.

Специалисты ВостСибНИИГГиМСа в 1988 г. провели экологическое обследование отдельных скважин на Дулисьминском месторождении и дали нефтеразведчикам несколько практических рекомендаций по охране природы, но этого явно недостаточно. Тем более что в регионе действует много других геологических организаций, и каждая имеет свою специфику. Пора провести широкий комплекс исследований по выявлению и прогнозу негативных экологических последствий геологоразведочных работ и эксплуатации месторождений в местных условиях, разработать и осуществить природоохранные мероприятия с учетом специфики производства. Это должны сделать геологические и добычные организации или за их счет (по хоздоговорам) научные подразделения местных НИИ и вузов.

Кроме того, наряду со строгим соблюдением действующих правил ведения работ необходимо: 1) пересмотреть ведомственные типовые проекты рекультивационных работ и привести их в соответствие с реальными условиями конкретных районов; 2) изучить возможности и найти способы использования древесины, гибнущей на буровых и вертолетных площадках, при строительстве дорог и рубке просек для геофизических профилей; 3) усилить экологическую пропаганду среди геологов и добытчиков и начать их систематическое экологическое обучение, которое должно быть таким же обязательным, как и другие спецдисциплины профтехобразования; 4) повысить ответственность за порчу природы и установить контроль за ее состоянием и охраной.

К охране природы нужен комплексный (системный) подход, так как в экологии необходимо изучать большое количество разнообразных факторов и явлений. Для этого в регионе, пока не поздно, следовало бы организовать комплексный геоэкологический мониторинг (систему слежения) с многолетним наблюдением за изменением природной среды в скважинах, водоемах и на специальных наблюдательных полигонах с периодическим отбором и анализом проб воды, воздуха, почвы, растительности и т. п. Мониторинг в перспективе нужен для всей территории Восточной Сибири, но в первую очередь его надо организовать на месторождениях, в промышленных районах и крупных городах. Разумеется, он должен планироваться в рамках экологической программы СССР как составная часть общесоюзного экологического мониторинга.

Работы по мониторингу технически легко осуществимы, но за них надо платить (нужен платежеспособный заказчик). В условиях хозрасчета главным заказчиком и координатором этих работ должны быть хозяева земли (т. е. республиканские, областные и местные Советы народных депутатов) или органы Госкомприроды СССР. Но они пока бедны, средств у них недостаточно. Поэтому нужно привлечь министерства и ведомства, которые ведут работы на территории региона. Они тоже должны принимать участие в этом важном природоохранном мероприятии и обязаны выделить из своих фондов соответствующие ассигнования и материальные ресурсы. Исполнителем работ может быть любая геологическая организация (ее можно выбрать по конкурсу), но наиболее подходящими, по-видимому, являются ПГО Иркутскгеология, ВостСибНИИГГиМС и местные подразделения Госкомгидромета СССР.

Назрела и требует самого срочного решения проблема утилизации подземных рассолов, так как они почти повсеместно имеются в глубоких горизонтах Восточной Сибири и создают серьезные экологические затруднения при разведке и разработке месторождений. Сейчас они в большом количестве поступают в железорудный карьер Коршуновского ГОКа, заливают глубокие алмазные карьеры в Якутии и неизбежно будут поступать из скважин нефтяных и газовых месторождений. Эти рассолы для природы очень опасны, но они уникальны по химическому составу (концентрация солей 300-600 кг/м³), содержат много полезных компонентов и по сути являются ценным гидроминеральным сырьем («жидкой рудой»). Такие рассолы в мировой практике встречаются редко.

Лучшим способом их утилизации может быть только комплексная безотходная переработка. Она позволила бы извлекать из них все ценные и токсические компоненты и получать разнообразную товарную продукцию, в том числе дефицитную (хлористый кальций, хлористый магний и их окислы, бром, стронций, рубидий и другие химические элементы). При этом отходы переработки стали бы экологически безвредными. Но технология экологически чистой безотходной переработки таких уникальных рассолов в СССР еще не разработана (не было аналогов). Изучаются возможности для их подземного захоронения путем закачки в поглощающие горизонты, но этот метод в местных условиях еще не опробован, к тому же хоронить такие ценные рассолы было бы не по-хозяйски расточительно. Другие методы утилизации здесь экологически ненадежны или трудно выполнимы. А время не ждет! В данной ситуации, по-видимому, целесообразно приобрести лицензию на экологически чистую технологию переработки рассолов за рубежом или, что еще лучше, создать совместное перерабатывающее предприятие в кооперации с зарубежной фирмой, которая обладает такой технологией.

Проведенные в ВостСибНИИГГиМСе и СНИИГГиМСе ориентировочные расчеты показали, что на Верхнечонском, Дулисьминском и других месторождениях нефти и газа безотходная переработка рассолов может быть рентабельной при их минимальном суточном отборе около 150-250 м³. При фактически имеющихся дебитах скважин, которые в сумме значительно превышают указанный минимум, она будет давать на каждом месторождении десятки миллионов рублей чистой прибыли ежегодно (по 30-70 руб. с каждого кубометра!). При этом капитальные вложения на строительство рассолопромысла и перерабатывающего предприятия окупятся за 1-2 года. На Коршуновском ГОКе, расположенном вблизи Братского газоконденсатного месторождения, суточный самопроизвольный приток рассолов в карьер измеряется не сотнями, а тысячами кубометров, и для их добычи никаких скважин бурить не надо, рентабельность переработки будет еще выше. Так что «игра стоит свеч». Утилизация рассолов с помощью зарубежного опыта (а он имеется) заслуживает самого серьезного внимания. Альтернативного решения в ближайшее время, по-видимому, не будет.

Abstract

Negative ecological consequences of drilling and seismic operations are considered. Recommendations were made for environment protection measures and for the organization of long-term geological/ecological monitoring. Unique associated brines with a salt content of up to 300-600 kg/m3 are offered to be utilized not by means of underground storage, but by the combined waste-free refining in cooperation with foreign firms which will yield millions of roubles of net profit annually for each field.