WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ НА АКВАТОРИИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ ПРИ ОСВОЕНИИ НЕФТЕГАЗОВЫХ РЕСУРСОВ БЕЗРОДНЫХ Ю.П. Главный геолог группы ...»

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ НА АКВАТОРИИ

КАСПИЙСКОГО МОРЯ ПРИ ОСВОЕНИИ НЕФТЕГАЗОВЫХ РЕСУРСОВ

БЕЗРОДНЫХ Ю.П.

Главный геолог группы сервисных предприятий «Моринжгеология», к.г.-м.н., г. Рига

bezrodnih@morinzhgeologia.lv

Аннотация

В статье рассматривается содержание инженерно-геологических изысканий, выполняемых на

акватории Каспийского моря при изучении и освоении нефтегазовых ресурсов. Охарактеризованы технологии и проанализирован опыт производства и эффективность входящих в состав изысканий инженерно-гидрографических, инженерно-геофизических и геотехнических работ Ключевые слова Каспийское море; освоение нефтегазовых ресурсов; инженерно-геологические изыскания;

гидрографические работы; инженерно-геофизические работы; геотехнические работы; статическое зондирование; инженерно-геологические скважины; пилотные скважины; специализированные инженерно-геологические суда Введение Каспийское море - акватория с высоким ресурсным потенциалом углеводородного сырья, включающая на юге в пределах так называемого Апшеронского порога старейшие нефтепромыслы и новые перспективные районы, главным образом в Северной мелководной шельфовой зоне. Важнейшей частью мероприятий по обеспечению экологической безопасности освоения этих ресурсов являются инженерные изыскания, предполагающие изучение всего комплекса компонентов природной среды на участках расположения нефтегазовых объектов. При этом замкнутость Каспия, уникальность и уязвимость его экосистемы обусловливают особо жесткие требования к производству всех видов морских работ, к полноте и достоверности получаемой при изысканиях информации.



В настоящей статье рассматривается содержание инженерно-геологических изысканий, выполняемых группой сервисных предприятий «Моринжгеология» на акватории Каспия, характеризуется технология и анализируется эффективность входящих в их состав морских работ.

Эти изыскания выполняются:

в рамках геолого-разведочных работ для проектирования строительства поисковоразведочных скважин и безопасной эксплуатации буровых установок;

для проектирования обустройства нефтегазовых месторождений, промысловых сооружений и подводных трубопроводов для транспортировки добываемой продукции;

при реконструкции и расширении действующих нефте- и газопромыслов.

Содержание инженерно-геологических изысканий и объемы выполняемых при этом работ определяются компаниями-заказчиками на основе существующих в нефтегазовой отрасли нормативно-технических документов разного уровня (национальных и международных).

Производство изысканий регламентируется также отдельными корпоративными стандартами, существующими в крупных нефтегазовых компаниях.

В соответствии с техническими заданиями либо отдельными заказами осуществляется двухэтапное выполнение изысканий. Целевой задачей первого этапа, соответствующего смысловому содержанию термина «инженерно-геологические изыскания», является оценка по геолого-геоморфологическим критериям безопасности проектируемых работ в намеченных местах (либо в случае обнаружения там неблагоприятных компонентов - поиск и выбор новых участков с благоприятными условиями). Целевой задачей второго этапа является изучение строения и строительных свойств грунтов оснований проектируемых сооружений в намеченных или выбранных местах и оценка воздействия на дно и грунты современных геологических процессов.

Гидрографические и инженерно-геофизические работы В соответствии с нормативными документами и рекомендациями по инженерногеологическим изысканиям на морских акваториях [8-10, 13-15 и др.] на первом этапе изысканий по регулярной сети профилей выполняются гидрографические работы: съемка (эхолотирование) промерным либо многолучевым эхолотом; гидролокация бокового обзора; геофизические работы (магнитометрия, непрерывное сейсмоакустическое профилирование на разных частотах, а также, в меньших объемах, сейсмические работы высокого разрешения). В материалах гидрографических работ наряду с рельефом дна отображаются признаки происходящих литодинамических процессов, воздействий льда на мелководье в северной части моря, «живых» разрывов дна в сейсмически активной зоне на Апшеро-Прибалханском пороге, а также места разгрузки газа и газосодержащих вод.

Материалы сейсмоакустического профилирования являются основой для оценки геологического строения грунтовой толщи до глубины 80-100 м (а иногда и более) от уровня дна, для выявления, оконтуривания и прослеживания опасных либо неблагоприятных геологических компонентов («геологических опасностей»). Опыт работ на акватории Каспия показал, что при решении инженерно-геологических задач наиболее эффективно профилирование в двухчастотном режиме, осуществляемое одновременно по двум каналам с применением импульсных разночастотных генераторов упругих колебаний - «высокочастотного» электродинамического («бумера») с преобладающими частотами 3000-5000 Гц и «низкочастотного» электроискрового либо пневматического с преобладающими частотами 300-700 Гц [1, 4, 7, 11, 12].

На высокочастотных записях детально (с разрешением 20-30 см) отображается структура верхней части грунтовой толщи в интервале до 25-35 м от поверхности дна. На разрезах, полученных в северной шельфовой зоне, отчетливо выделяются по тонкослоистому строению заполняющие палеодепрессии погребенные залежи специфичных «слабых» глинистых и органоминеральных грунтов, аналогичные современным ильменям придельтовой зоны р. Волги [5], и многочисленные разновозрастные речные врезы. Отображается структура дельтовых комплексов, сформированных при снижении уровня моря в позднехвалынское время, и обособляются по тонкой горизонтальной слоистости умеренно глубоководные глины периода максимума хвалынской трансгрессии [2].

На низкочастотных разрезах (с разрешением 1-2 м) фиксируется строение грунтовой толщи до глубины 100 м и более, выделяются компоненты, важные для оценки инженерно-геологических особенностей грунтовой толщи на площадях изысканий. По характеру стратификации разреза представляется возможным выделение фациально-динамических типов отложений и, соответственно, прогнозирование литологического состава грунтов.

Комплексная интерпретация обоих типов сейсмоакустических разрезов обеспечивает уверенное выделение и картирование таких неблагоприятных в инженерно-геологическом отношении компонентов, как погребенные палеоформы с залежами «слабых» грунтов, скопления «защемленного» газа, разрывные нарушения, пути миграции ко дну и места разгрузки газа [2, 7].

По результатам перечисленных работ первого этапа изысканий подготавливаются карты, характеризующие геолого-геоморфологические особенности исследуемых площадок и распределение «геологических опасностей», выделяются места, благоприятные для строительства геолого-разведочных скважин, размещения объектов обустройства месторождений, и показываются возможные варианты расположения нефте- и газопромысловых сооружений.

Пример такой карты приведен на рис. 1. На показанном участке, определенном для размещения промысла, располагаются погребенное палеопонижение и пересекающий его врез с залежами «слабых» грунтов. На разных гипсометрических уровнях распространены скопления газа. Исходя из распространения этих компонентов грунтовой толщи рассматривались три варианта размещения проектируемых сооружений.

Рис. 1. Карта распространения «геологических опасностей» на участке проектируемого обустройства одного из нефтегазовых месторождений с вариантами размещения промысловых сооружений. Условные обозначения: 1 - погребенное палеопонижение; 2 - рассекающий его палеоврез с залежами «слабых» глинистых грунтов; 3-7 - скопления свободного (защемленного) газа на разных гипсометрических уровнях Морские геотехнические работы В соответствии с результатами работ первого этапа на втором этапе изысканий в намеченных местах выполняются геотехнические работы, обеспечивающие получение данных о строении грунтовых оснований проектируемых сооружений, о составе и физико-механических свойствах слагающих их грунтов. При этом наряду с данными, используемыми для оценки взаимодействия оснований и сооружений, необходимо изучение разрезов для определения оптимального заглубления направляющих (водоотделяющих) колонн геолого-разведочных и промысловых скважин.

Комплекс работ на всех объектах изысканий включает статическое зондирование, бурение инженерно-геологических скважин, опробование грунтов донными пробоотборниками на глубину до 4 м, а также иногда осуществляется отбор донных грунтов драгами и грейферами. Наряду с этим осуществляется бурение так называемых пилотных скважин, не предусмотренное нормативными документами России и СНГ, но являющееся обязательным при изысканиях по заказам зарубежных компаний.

Анализируя содержание выполненных на Каспии изысканий, следует обратить внимание на большую разницу в объемах геотехнических работ на однотипных объектах, указанных в нормативных документах России и в зарубежных стандартах (и, соответственно, в технических заданиях компаний России и СНГ и в заказах зарубежных нефтегазовых компаний, действующих на шельфе Туркмении). В частности, при изысканиях с использованием самоподъемных плавучих буровых установок (СПБУ) на шельфе России геотехнические работы выполняются в 3-5 точках, а в международном документе [15] количество точек таких работ рекомендуется определять исходя из геолого-геоморфологических особенностей участка и степени изученности района и при этом допускается возможность выполнения работ в одной точке.

Большие объемы геотехнических работ предусмотрены СП 11-114-2004 для разработки технико-экономических обоснований проектов нефтегазопромысловых сооружений. В частности, в п. 6.11.7 этого документа указано, что точек статического зондирования на площадке строительства должно быть не менее 6 на каждом геоморфологическом элементе. А в заказах зарубежных компаний на изыскания на шельфе Туркмении геотехнические работы предусматриваются в 2-3 точках на сооружение.

Выполнение геотехнических работ на морских акваториях требует специализированного технологического обеспечения, учитывающего глубины моря в районах изысканий. Исходя из небольших глубин в большинстве перспективных и нефтегазопромысловых районов Каспия АО «Моринжгеология» разработана и успешно применяется технология с использованием морского стояка (райзера), не связанного с судами и, соответственно, не испытывающего влияния качки судна при волнении. Данное устройство представляет собой водоотделительную буровую колонну с внутренним диаметром 219 мм, оснащенную снизу донным опорным основанием массой 5 т и более. При присоединении сверху колонны съемного задавливающего устройства обеспечивается производство статического зондирования по схеме, охарактеризованной ранее в статье [6], и отбор образцов глинистых грунтов способом вдавливания (рис. 2). Стояк позволяет отбирать образцы также гидроударными пробоотборниками (см. рис. 2) и другими способами (ударно-забивным, вращательным). После подъема образцы грунта подвергаются экспресс-испытаниям портативными крыльчаткой и пенетрометром. Монолиты грунта герметизируются согласно ГОСТ 12071-2000 способом парафинирования либо непосредственно в грунтоносе.

Как показала многолетняя практика, охарактеризованная технологическая схема, реализуемая с судов разного водоизмещения и c мелкосидящих понтонов, оснащенных буровым оборудованием, позволяет производить статическое зондирование и отбор образцов грунтов на глубину до 80-90 м от поверхности дна.

Рис. 2. Технологическая схема отбора образцов грунта в инженерно-геологических скважинах при применении морского стояка: I - способом задавливания; II - гидроударным способом. Основные элементы системы: 1 - судно; 2 - водоотделительная колонна; 3 - донная опорная рама; 4 обсадная колонна; 5 - бурильная колонна; 6 - грунтонос Для геотехнических работ на предельном мелководье предназначена универсальная плавучая платформа (УПП) размером 246 м с осадкой 0,5 м, буксируемая мелководным катером.

На глубинах от 3 до 30-40 м работы выполняются с инженерно-геологического судна «Изыскатель-1» (длиной 47,72 м, шириной 9,23 м, с водоизмещением 497 т и осадкой при полном запасе 1,8 м), стабилизация которого в точках работ может осуществляться четырьмя якорями, либо, при глубине моря менее 6 м, двумя закольными сваями. Большой объем геотехнических работ на глубинах более 5 м выполнен с бурового судна «Зохраб Велиев», принадлежащего Государственной нефтяной компании Республики Азербайджан.

В широком интервале глубин выполняет работы наиболее крупное инженерногеологическое судно «Изыскатель-3». Длина его составляет 78,7 м, максимальная осадка - 3,9 м, валовая регистровая вместимость - 2390 т. На судне имеется грунтовая лаборатория, оснащенная для широкого комплекса исследований. Грузоподъемные устройства и система подруливающих приспособлений позволяют эксплуатировать автономные донные геотехнические установки и управляемые подводные обследовательские аппараты (ROV).

Бурение пилотных скважин к настоящему времени стало на всех объектах изысканий обязательным видом работ, рассматриваемым как дополнительный и наиболее надежный способ проверки верхней части грунтовой толщи на наличие скоплений газа. Бурение таких скважин осуществляется вращательным способом сплошным забоем без отбора образцов грунта. Для обеспечения безопасности работ низ направляющей колонны закрепляется на удалении от дна с помощью треножного опорного основания, а буровая колонна оснащается обратным клапаном (рис.

3). Такая компоновка исключает поступление газа или водно-грунтовой смеси на судно через буровую колонну и позволяет рассеивать их в водной толще. Бурение и последующая ликвидация скважины сопровождаются непрерывным наблюдением за водной поверхностью для выявления на ней признаков выхода газа и определения в воздухе над водой у борта судна и над буровой шахтой концентрации метана - газового компонента, наиболее характерного для газоносных грунтов.

Измерения осуществляются газоаналитическим комплексом СГАЭС-ТТ с датчиками оптического типа ЭГОС-О-СН4. Количество метана определяется в процентах от нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), составляющего для метана 4,4% от объема газовой смеси. Результаты выполненных работ показали, что при вскрытии пилотными скважинами газоносных слоев, обнаруженных сейсмоакустическим методом, содержание метана в воздухе над водой у борта судна может достигать более 100% НКПР.

Рис. 3. Технологическая схема бурения пилотных скважин Следует также указать на необходимость дополнительного телевизионного обследования поверхности дна в намеченных местах работ, особенно на участках проявлений активных литодинамических процессов, на которых образуются эрозионные или аккумулятивные формы разной высоты, в местах разгрузки газа и газонасыщенных подземных вод, в которых на дне формируются постройки из прочных сцементированных грунтов [3], а также вблизи грязевых вулканов, где возможно присутствие грубообломочного (глыбового) материала.

В настоящей статье не рассматриваются лабораторные исследования грунтов, выполняемые в составе изысканий в соответствии со стандартами, указываемыми заказчиком (ГОСТ, BS или ASTM). Выбор стандартов осуществляется обычно исходя из схем последующих геотехнических расчетов, используемых при проектировании.

При изысканиях для проектирования стационарных гидротехнических сооружений в составе лабораторных исследований выполняются испытания грунтов при динамических (циклических) нагрузках, моделирующих динамические сейсмические, волновые и ледовые воздействия на сооружения и их грунтовые основания. Такие работы, представляющие собой по содержанию тематические исследования, проводились для группы сервисных предприятий «Моринжгеология» в специализированных лабораториях ОАО «Всероссийский научноисследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева» под руководством Ю.Г. Смирнова и Института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН под руководством В.Н. Кутергина.

В данной публикации не обсуждаются также предусмотренные нормативными документами (в том числе СП 11-114-2004) исследования современных геологических процессов в составе изысканий, поскольку данный вопрос требует отдельного рассмотрения. На основе опыта работ «Моринжгеологии» следует лишь отметить, что такие исследования (требующие длительных наблюдений и специализированных расчетов) нереально выполнить за непродолжительное время, отводимое на изыскания, поэтому они должны проводиться по специальным программам и с охватом более обширных районов по сравнению с локальными площадками и узкими полосами, обычно изучаемыми при инженерных изысканиях. К числу таких процессов, подлежащих исследованиям на Северном Каспии, следует отнести морфолитогенез, экзарационные воздействия на дно льда, сейсмические воздействия и преобразования дна в местах разгрузки газа.

Оценка параметров сейсмических воздействий на объекты обустройства, проектируемые на севере Каспия, в настоящее время осуществляется при сейсмическом микрорайонировании, выполняемом в Институте геоэкологии им. Б.Е. Сергеева под руководством В.В. Севостьянова.

Заключение Современные аппаратурно-технические и программные средства гидрографических и геофизических работ обеспечивают выбор мест, безопасных по геолого-геоморфологическим условиям для строительства геолого-разведочных скважин, размещения нефте- и газопромысловых сооружений. Применяемые технологии геотехнических работ позволяют получать комплексы данных о строении и свойствах грунтов оснований буровых установок и других проектируемых сооружений в составе и объемах, регламентируемых стандартами и нормативно-техническими документами России, СНГ, зарубежных стран и международных организаций. Соответствие материалов проведенных изысканий конкретным задачам, решаемым при освоении нефтегазовых ресурсов, подтверждается экспертизой, выполняемой ФАУ «Главгосэкспертиза России», а также страховыми компаниями.

Список литературы Безродных Ю.П. Роль и оценка эффективности геофизических исследований в составе 1.

инженерно-геологических изысканий при изучении и освоении нефтегазовых ресурсов Каспия // Материалы 3-й Общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». М., 2007. С. 297Безродных Ю.П., Алексеев А.Г., Делия С.В. Инженерно-геологические изыскания как фактор 2.

экологической безопасности освоения нефтегазовых ресурсов Каспия // Материалы 2-й Международной научно-практической конференции «Проблемы сохранения экосистемы Каспийского моря в условиях освоения нефтегазовых месторождений», г. Астрахань, 23-30 августа 2007 г. С. 21-23.

Безродных Ю.П., Делия С.В., Лаврушин В.Ю., Юнин Е.А., Пошибаев В.В., Покровский Б.Г.

3.

Газовые сипы на акватории Северного Каспия // Литология и полезные ископаемые. 2013. №

5. С. 415-425.

Безродных Ю.П., Делия С.В., Лисин В.П. Применение сейсмоакустических и сейсмических 4.

методов для изучения газоносности грунтов Северного Каспия // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеохимия. Геокриология. 2001. № 5. С. 476-480.

Безродных Ю.П., Делия С.В., Романюк Б.Ф., Федоров В.И., Сорокин В.М. Особенности 5.

локализации осадков периода мангышлакской регрессии в северной части Каспия // Материалы 19-й Международной научной конференции по морской геологии «Геология океанов и морей». М., 2011. Т. 3. С. 311-315.

Безродных Ю.П., Дорофеев А.И., Юнин Е.А. Статическое зондирование при инженерных 6.

изысканиях в северной части акватории Каспийского моря // Инженерные изыскания. 2013. №

5. С. 60-65.

Безродных Ю.П., Лисин В.П., Федоров В.И. «Геологические опасности» дна Северного Каспия 7.

- методы их выявления и оценки при инженерно-геологических изысканиях // Материалы конференции «Инженерная геофизика - 2011». М., 2011.

Пособие по инженерным изысканиям для проектирования и строительства магистральных 8.

газопроводов на шельфе. М.: Изд-во РАО «Газпром», 1996. 128 с.

Руководство по инженерно-геологическим изысканиям для самоподъемных плавучих буровых 9.

установок. Рига: Изд-во ВНИИМоргео, 1989. 87 с.

10. СП 11-114-2004. Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений. М.: Госстрой РФ, 2004. 87 с.

11. Bezrodnykh Y.P., Lisins V.P. Dual-frequency sub bottom profiling for the evaluation of safety of offshore structures // Proceedings of the 10th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics. Utrecht, the Netherlands, 2004. P016.

12. Bezrodnykh Y.P., Lisins V.P. Seismostratigraphy of soil foundations of offshore structures at the North Caspian Shelf // Proceedings of the 75th EAGE Conference & Exhibition Incorporating SPE EUROPEC? London, UK, 10-13 June 2013, Tu-P09-01.

13. G-001 (NORSOK standard). Marine soil investigation. Norway: NORSOK, 2004. 66 p.

14. Guidance notes on geotechnical investigations for marine pipelines. Pipeline Working Group of the Offshore Soil Investigation Forum (OSIF), Society for Underwater Technology Offshore Site Investigation and Geotechnics Committee (OSIG), 2004. 47 p.

15. Recommended practice for site specific assessment of mobile jack-up units. New Jersey: Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME), 2008. Technical & Research Bulletin 5-5A. Rev.

2. 154 p.

Похожие работы:

«Правила Программы лояльности "Метрополия" Термины и определения 1.1.1. В настоящих Правилах термины, написанные с заглавной буквы, имеют следующее значение: Термин Определение Операт...»

«ПУБЛИКАЦИИ Д О К Л А Д Н Ы Е З А П И С К И Н. Я. М А Р Р А О Р А С К О П К А Х В А Н И (1892 г.) Н. Я. Марр, видный советский ученый, многие годы своей ж и зни посвятил а р х ео ­ логическим экспедициям, наиболее главными и важными из которых были раскопки столицы Багратндов. В 1892, 1893 и 1...»

«УДК 9С2 А.Г. Осяев СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫХ АКТОВ ШВЕЦИИ (КОНСТИТУЦИИ 1719 И 1772 ГОДОВ) На протяжении XVIII века у Королевства Швеции, одной из ведущих северных стран, несколько раз кардинальным образом менялась форма правления. Если в начал...»

«Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Международный институт менеджмента ЛИНК УТВЕРЖДАЮ Ректор МИМ ЛИНК _ Щенников С.А. "" _2013 г...»

«1 Разработчик (и): Судакский филиал преподаватель О.В.Зекина (место работы ) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) Судакский филиал мастер производственного обучения О.А.Макарцев (место работы ) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) Судакский...»

«Если посмотреть на результаты в табл. 2 и сравнить все высказывания школьников, то можно заметить сходство: школьники хотят занять себя какойлибо деятельностью, они готовы предпринимать какие-либо действия для того, что...»

«Нина ВЕЛИГОЦКАЯ заслуженный деятель искусств Украины, кандидат искусствоведения КОНОТОП КАК ОДИН ИЗ "ПУНКТОВ ВИДЕНИЯ ИСКУССТВА" ЮНОГО КАЗИМИРА МАЛЕВИЧА (1894–1895 годы) Від редактора В другому номері збірника "Міст" бул...»

«Машиностроение и машиноведение УДК 628.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЕДИНИЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СИСТЕМЫ КОММУНАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ Е.В. Масенков, Д.Б. Белов Рассмотрены методы определения весовых коэффициентов единичных показателей качества коммунального водоснабжения. Про...»









 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.