Приводятся результаты геофизических исследований в Пелагиаде и Рыздвянском районе Северо-Ставропольского в России и на территории Богородчанского в Ивано-Франковской области Украины подземных хранилищ газа.

Бесперебойная, равномерная поставка природного газа является чрезвычайно важной и сложной задачей, в решении которой особая роль отводится подземным хранилищам газа (ПХГ).

Северо-Ставропольское ПХГ расположено в Изобильненском районе Ставропольского края, к северо-западу от Ставрополя на месте одного из крупнейших на юге России газовых одноименных месторождений и занимает площадь около 700 км2. На этой площади расположены крупные населенные пункты, в двух из которых – пос. Пелагиаде и Рыздвяном нами проводились по договору с московской научно-производственной фирмой « Электронно-ионная технология и экология» (ЭИТЭК) геофизичесикие исследования методом регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ). Геолого-структурный план данной территории достаточно сложный. Здесь выделяются два поднятия, сложенные на основании большого фактического материалами переслаивающимися неоднородными алевритами, алевролитами, алевритистыми глинами, глинистыми алевролитами, глинистыми алевритами и глинами [ 1 ]. Все они являются коллекторами для газа. Дизъюнктивных нарушений не было обнаружено [ 2 ].

После многоступенчатой технологической подготовки газ под большим давлением нагнетается в подземное хранилище. Периодический отбор и закачивание газа из магистрального газопровода, неоднородность геологического строения, гидрогеологические условия приводят к изменению фильтрационных и других параметров коллекторов ( В.А.Гридин, С.А.Варягов, В.И.Шамшин и др., 2001г). Это, в свою очередь, вызывает эмиссию метана в окружающее пространство, загрязнение атмосферного воздуха, почвенно-растительного покрова, угрожает здоровью и жизни людей. Особенно ярко негативные явления проявились в пос.Пелагиаде.

В задачи наших исследований входило:

• оперативное выявление зон повышенной трещиноватости, неоднородностей в массиве пород;
• общая оценка напряженно-деформированного состояния породного массива с обнаружением ослабленных участков;
• определение мест расположения и глубины подземных фильтрационных потоков.

Для этого через поселок были пройдены продольные и поперечные магистральные профили с шагом 5м. Вокруг выходов газа на поверхность, в районе изгиба реки, церкви, пересечении улиц Ленина- исследования проводились на микроплощадках с равномерной сеткой точек наблюдений и шагом 1м.

В результате исследований были обнаружены в районе выходов газа четко выраженные линейные и линзообразные провальные зоны протяженностью от первых метров до 30м и глубиной до 15 м. Зоны сформировались, вероятно, под влиянием суффозионного процесса, которому способствуют гидрогеологические условия и наличие в разрезе тонкопесчаных фракций. Зоны приурочены к тектоническим нарушениям, окаймляющим по краевым частям тектонические микроблоки. Характерным является флексурообразный изгиб реки, у которого в течении нескольких лет, на момент работ, горел факел, вырывающийся из Земли. Газ был обнаружен и в недалеко расположенной церкви.

В Рыздвяном, в районе подводящего газопровода ДКС- 1ССПХГ были получены данные, подтверждающие сложный, дифференцированный характер общего поля напряжений вдоль трассы. Это связано с активно развивающимися оползнями и локально обводненными участками на склонах. Воль самой трассы газопровода напряжения носят в полосе шириной около 100м преимущественно релаксированный и нормальный (фоновый) характер. В местах с повышенной напряженностью пород возможно развитие небольших сплывов, осовов с глубиной захвата 7-10м Суглинки пылеватые, просадочные, легкие и тяжелые глины благоприятны для этого. Ниже по разрезу глины содержат карбонаты, что может способствовать развитию карста, деформации трубы, появлению свищей и возможных серьезных катастроф.

Богородчанское ПХГ расположено в Ивано-Франковской области, недалеко от г. Богородчаны. Оно имеет много общего с Северо- Ставропольским ПХГ. Общим является расположение в предгорной области, в пределах структурно-денудационной поднимающейся равнины, многопластовая структура отработанного месторождения, в котором коллекторами являются песчаники и песчанистые глины, алевролиты.

Эксплуатация ПХГ всегда сопряжена с переменным механическим воздействием на массив горных пород. Исследования проводились в два этапа - первый при начале сработки ПХГ зимой, второй - летом, во время закачки газа. Большое количество данных при регистрации ЕИЭМПЗ, полученных способом профилирования, выделение аномальных зон проводилось с помощью кластерного анализа и применения критерия Краскела – Валлиса. Аномальные зоны имеют вытянутый характер в центральной части исследуемой территории и связаны очевидно с геолого- структурными условиями. На больших глубинах (600-800м) напряженно- деформированное состояние (НДС) газоносных пластовых коллекторов связано с общим их структурным положением, а приповерхностные (60-80м) аномалии связаны с трещинами более высоких порядков. Полученные результаты согласуются с ранее выделенными структурными элементами.

Специальные, более детальные исследования проводились на оползнеопасных участках. Повышенная напряженность пород отмечается в верхней части склона. В отдельных местах по уровню напряженности возможно развитие деформаций, образование трещин – заколов.

После отбора газа произошла трансформация общего поля напряжений. На поверхности на большей части территории НДС стало носить релаксированный неравномерный характер. Повышенная напряженность сохранилась в местах развития оползней. На глубине 60-100м по данным А.Ф.Бессмертного напряжения сконцентрировались в виде прерывистых цепочек вокруг центральной части. Коллекторы в виде алевролитов, песчаников имеют на данной глубине невыдержанный по простиранию характер. Породы характеризуются разными физическими и водно- физическими свойствами. На глубине 600-800м напряженность породного массива сохраняет в целом картину более высоких горизонтов с вытянутостью в широтном и субширотном направлениях.

Центральная часть ПХГ характеризуется высокими значениями градиентов поля напряжений при заполнении газом. Разрывы пластов дизъюнктивными нарушениями, повышенная трещиноватость в сводовых частях структуры создают сложное общее поле напряжений и благоприятные условия для возможных утечек газа. Этому способствует и большое давление, создаваемое искусственным путем.

Заключение

1. Подземные хранилища газа (ПХГ) в газотранспортных системах России и Украины играют важную роль в ритмичной нормальной транспортировке газа.
2. Располагаясь, как правило, на месте ранее отработанных месторождений с естественными природными коллекторами ПХГ имеют много общих черт, но в то же время отличаются своими специфическими особенностями.
3. Периодическая закачка в подземное пространство под большим давлением и последующий отбор газа приводит к расшатыванию структурных связей и увеличению скважности пород, эмиссии метана по ослабленным зонам, что при определенных условиях может вызвать ряд серьезных экологических, экономических, медико-биологических и социальных проблем.
4. Важным критерием общего состояния ПХГ и прилегающей территории, изменением их во времени является НДС породного массива, качественная оценка которого дается с помощью геофизических методов и, в частности, экспресс-метода ЕИЭМПЗ.
5. Рекомендуется, учитывая многолетний опыт работ на Северо- Ставропольском ПХГ, организовать и вести систему экологического мониторинга за окружающей средой

Список использованной литературы

1. Будзуляк Б.В., Резуненко В.И., Зиновьев В.В. и др. Современное состояние экологической безопасности Северо-Ставропольского подземного хранилища газа. М. ООО «ИРЦ Газпром», 2003.155с.
2. Гридин В.А., Варягов С.А., Вершовский В.Г., Шамшин В.И. Модель формирования коллектора Газовая промышленность, 2001. № 1.

Саломатин Валерий Николаевич
доктор геолого-минералогических наук, профессор,
Заслуженный деятель науки и техники АРК,
действительный член Крымской академии наук,
академик Международной Академии энергоинформационных наук,
кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов, НАПКС