авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

Иванович

-- [ Страница 5 ] --

Методика нормирования воздействий на литогенную основу геосистем криолитозоны, разработанная автором на базе приведенного выше алгоритма и основанная на математическом моделировании теплового состояния мерзлых толщ при приложении техногенных нагрузок, апробирована для конкретных геокриологических условий территории Центрального Ямала.

На основании данных о литологическом составе, криогенном строении верхней части разреза, микрорельефе, условиях дренируемости, напочвенных покровах и тепловом состоянии ММП (температура на уровне нулевых годовых амплитуд и мощность сезонно-талого слоя) проведено районирование территории и выделены 12 инженерно-геологических участков, для которых дифференцированно рассчитаны нормы техногенных воздействий.

Для расчета выполнено двухэтапное математическое моделирование температурного режима пород с помощью численного метода решения нестационарной задачи теплопроводности в постановке Стефана. На первом этапе для каждого из участков разработаны стационарные тепловые модели (период расчета – 100 лет), соответствующие реальным процессам теплообмена в мерзлых породах и учитывающие термические сопротивления напочвенных покровов, литологический состав, льдистость, засоленность и теплофизические свойства грунтов. На втором этапе прогнозировалось изменение стационарного температурного поля при пошаговом увеличении мощности снежного покрова, как наиболее распространенного сценария изменения геокриологических условий. Анализ результатов моделирования позволил определить пороговые, критические (на период эксплуатации объектов) и временно допустимые (на период строительства) значения техногенного увеличения мощности снежного покрова; получить аналитические зависимости пороговых и критических нагрузок от времени воздействия, позволяющие рассчитывать тепловое состояние ММП через любой промежуток времени после приложения воздействия; а также выполнить районирование территории по степени устойчивости выделенных таксонов к техногенным воздействиям.

Комплексный геоэкологический мониторинг рассматривается как инструмент реализации механизмов обеспечения геоэкологической безопасности объектов добычи и транспорта газа. Газовой отрасли принадлежит приоритет в организации ведомственной системы экологического мониторинга в России, в разработку концепции которого наибольший вклад внесли А.И. Березняков, Г.П. Босняцкий, Э.Б. Бухгалтер, В.И. Гридин, Ю.Ф. Захаров, А.П. Камышев, В.Б. Лещинский, А.П. Попов, А.Б. Осокин, В.В. Ремизов, Г.К. Смолов, О.Я. Сочнев, Л.С. Чугунов, Н.Н. Хренов, Г.А. Ярыгин и многие другие.

В силу специфики состояния природных комплексов криолитозоны, многие из которых нестабильны даже в ненарушенных условиях, несбалансированные воздействия на них могут вызвать нарушения внутрисистемных связей, потерю устойчивости и, в конечном итоге - угрожать безаварийной эксплуатации инженерных сооружений. Исходя из этого, геоэкологический мониторинг определяется как система режимных наблюдений в пространстве и времени, обеспечивающая контроль и управление состоянием сложных природно- технических комплексов, возникающих при строительстве объектов добычи и транспорта газа.

В работе рассмотрены принципы организации комплексного геоэкологического мониторинга промышленных объектов в криолитозоне; разработаны методические основы его выполнения; определены задачи, структура, стадийность и объекты наблюдений. Составлены матрицы видов, объемов и состава работ для каждой из стадии управления состоянием элементов ПТК на различных уровнях реализации системы, а также определен порядок организационного и информационного взаимодействия между подсистемами и функциональными блоками системы мониторинга. Обоснована необходимость комплексного подхода и включения в систему геоэкологического мониторинга режимных наблюдений за всеми компонентами ПТК (рис.11).

Принципиальная схема мониторинга включает следующие основные этапы: сбор, анализ и обработка информации; диагностика и оперативный контроль; моделирование и прогноз; разработка и реализация управляющих решений, последовательное выполнение которых позволяет контролировать экологическую ситуацию территорий освоения и сводить к минимуму отказы технических систем, связанные с превышением уровней предельно допустимых техногенных воздействий на геологическую среду

Разработанная автором концепция комплексного геоэкологического мониторинга природно-технических комплексов реализована на действующих месторождениях углеводородного сырья Надым-Пуровской НГО, использована при создании ведомственной системы ПЭМ объектов ОАО “Газпром” севера Западной Сибири и внедрена в практику проектирования объектов разработки Ямальских месторождений. В главе приведены примеры реализации системы геоэкологического мониторинга на объектах добычи, транспорта газа и инфраструктуры Медвежьего, Ямсовэйского, Юбилейного, Бованенковского, Харасавэйского и других месторождений региона.

Заключение

Основным результатом выполненного исследования является решение актуальной научной и важной народнохозяйственной проблемы - обеспечение геоэкологической безопасности природно- технических комплексов при освоении ресурсов углеводородного сырья полуострова Ямал. Решение этой проблемы базируется на комплексном анализе специфики состояния геологической среды полуострова, факторов негативного воздействия на нее объектов газовой отрасли, нормировании уровней техногенного воздействия на геосистемы, оценке последствий их изменения и контроле их состояния в процессе разработки месторождений. Основные выводы, отражающие теоретическую и практическую значимость работы, сводятся к следующему.

1. Установлено, что главными геолого-структурными особенностями территории Ямала, определяющими факторы геодинамического риска при ее освоении, являются: циклический характер неотектонических подвижек по разломам, возникшим в палеозое и их продолжение в современную эпоху; высокая плотность разноамплитудных тектонических нарушений во всех структурных этажах; широкое распространение зон аномально высокого пластового давления; наличие разуплотненных зон с повышенной проницаемостью пород; пространственная неравномерность глубинных тепловых потоков и аномалии теплового поля у подошвы мерзлой толщи; повышенная эндогенная активность геодинамически нестабильных зон.

Планируемые интенсивные темпы отбора газа в столь сложных геодинамических условиях определяют опасность неравномерных вертикальных осадок земной поверхности и развития связанных с ними опасных геологических процессов, главными из которых будут активизация современных вертикальных движений земной коры; возникновение техногенно индуцированной сейсмической опасности территории; усиление нестационарности геотермического режима; миграция и метаморфизм криопэгов; повышенная дегазация недр; деградация полигенетических подземных льдов; изменение общего базиса эрозии территории и активизация опасных экзогенных геологических процессов.

2. Современный облик, свойства и состояние геосистем полуострова являются продуктом истории развития севера Западносибирской плиты в позднечетвертичное время, основными чертами которой являются: 1) тектоническая активность территории и связанные с ней трансгрессивно-регрессивный режим морского арктического бассейна, изменения конфигурации материковой линии и миграция зон сноса и аккумуляции; 2) цикличность глобальных климатических изменений, вызывавших появление и деградацию ледниковых покровов, миграцию границ природных зон, возникновение и протаивание мерзлых толщ; 3) постоянно действующие экзогенные процессы эрозионно - денудационного преобразования субаэральных участков территории в межледниковые периоды.

3. Территория перспективных для освоения месторождений полуострова отличается особой сложностью геокриологических условий. Криогенное строение и свойства мерзлых толщ определяются мерзлотно-фациальными условиями осадконакопления и развития территории в плейстоцен - голоценовое время.

Основные особенности инженерно-геологических условий, определяющие несущую способность мерзлых оснований: сплошное распространение ММП; высокая льдистость верхней части разреза; наличие большого количества полигенетических подземных льдов; засоленность мерзлых грунтов и широкое развитие криопэгов; низкие деформационно-прочностные свойства и пространственная неоднородность физико-механических свойств мерзлых пород.

4. Установлены пространственно-временные закономерности развития опасных экзогенных процессов и выполнена оценка современной экзогеодинамической обстановки. Центральная и северная часть Ямала подвержена единому процессу переработки реликтовых морских равнин во вторичные озерно-аллювиальные, ведущая роль в котором принадлежит активному вертикальному расчленении территории, эрозионно-аккумулятивной деятельности рек; процессам криопланации; снижению местных базисов эрозии и комплексной термоденудационной переработке склонов морских террас.

Общей закономерностью процессов денудации является максимальная интенсивность их проявления в геодинамически активных зонах, связанных с разрывной тектоникой территории и приуроченных к ее поверхностным проявлениям. Отличительная черта экзогенных процессов территории - их тесная парагенетическая связь. Особую сложность территории для освоения и наибольшую угрозу для инженерных объектов представляют криогенные процессы и явления. Выявленные закономерности их развития использованы при оптимизации размещения объектов Ямальского газового комплекса и разработке комплекса мероприятий по инженерной защите территории.

5. Выполнена оценка изменения геокриологических условий Ямала с учетом современных тенденций к потеплению климата, темпы которого в настоящее время снизились. Установлены количественные показатели изменения теплового состояния ММП территории Бованенковского месторождения в различных типах ландшафтов.

Прогнозные значения увеличения температуры воздуха и осадков, при исключении маловероятных экстремальных сценариев потепления, находятся в рамках тысячелетней цикличности климата и не предполагают кардинальных изменений геокриологических условий полуострова. Даже при сохранении тенденции к потеплению, изменения состояния ММП полуострова не будут превышать масштабов их перестройки в термические оптимумы голоцена и будут несоизмеримо меньше их техногенной трансформации в процессе предстоящего освоения территории.

6. Исследована специфика фонового геохимического состояние геосистем Ямала и установлены основные закономерности микро- макрокомпонентного состава компонентов природной среды. Обилие геохимических барьеров и общее фоновое загрязнение, увеличивающееся в зонах максимальной плотности тектонических нарушений, определяют специфичность условий хозяйственной деятельности и налагают экологические ограничения при освоении территории.

Максимальные концентрации отдельных тяжелых металлов и углеводородов нефтяного ряда приурочены к геодинамически нестабильным зонам и связаны с восходящей миграцией элементов вдоль активных дегазирующих разломов и зон повышенной проницаемости пород. Высокое содержание фенолов и аммонийного азота в компонентах природной среды обусловлены глобальным загрязнением биосферы, трансграничным переносом и низкой буферной емкостью тундровых ландшафтов. Результаты исследований использованы при обосновании необходимости разработки региональных экологических нормативов, а также при прогнозировании уровней загрязнения геосистем в процессе предстоящей разработки месторождений.

7. Выполнен комплексный анализ геоэкологических последствий многолетней эксплуатации объектов газовой отрасли севера Западной Сибири и исследованы особенности взаимодействия объектов газовой отрасли с северными геосистемами. Для каждой стадии освоения территории установлены и ранжированы приоритетные факторы, источники, объекты, уровни и последствия техногенного воздействия на природную среду.

Как наиболее значимые для условий криолитозоны выделены, детально рассмотрены и систематизированы три следующих типа воздействий: загрязнение природной среды; нарушение геокриологических условий и изменение геодинамического состояния верхних горизонтов осадочного чехла.

8. Разработаны и внедрены в практику проектирования и строительства научные основы обеспечения геоэкологической безопасности природно-технических комплексов на разных стадиях освоения газовых месторождений. Обосновано, что сохранение стабильности развития геосистем и достижение эксплуатационной надежности инженерных сооружений в уникальных по сложности условиях Ямала возможно только на основе принципов экологического нормирования. Разработана методика нормирования воздействий на литогенную основу геосистем криолитозоны, основанная на математическом моделировании теплового состояния ММП при техногенных воздействиях и позволяющая рассчитывать значения пороговых и критических нагрузок, приложение которых выводит геосистемы за область гомеостаза.

9. Разработана и реализована на месторождениях Ямальской и Надым-Пуровской НГО концепция комплексного геоэкологического мониторинга объектов газовой отрасли, система которого рассматривается как нормативно-методическая основа управления состоянием природно-технических комплексов, позволяющая контролировать геоэкологическую ситуацию территорий освоения, обеспечивать безаварийную эксплуатацию промышленных объектов и сводить к минимуму экологические и технические риски при освоении ресурсов углеводородного сырья в криолитозоне.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

Монографии

  1. Грива Г.И. Геоэкологические условия разработки газовых месторождений Ямала. Томск. Изд-во ТГУ, 2005, 330 с.
  2. Ермилов О.М., Грива Г.И., Москвин В.И. Воздействие объектов газовой промышленности на северные экосистемы и экологическая стабильность геотехнических комплексов в криолитозоне. Новосибирск, изд-во СО РАН, 2002, 148 с.
  3. Березняков А.И., Грива Г.И., Осокин А.Б., Попов А.П., Смолов Г.К., Салихов З.С., Чугунов Л.С. Проблемы устойчивости добывающих скважин месторождений полуострова Ямал. М., ИРЦ Газпром, 1997, 159 с.

Научные обзоры

  1. Березняков А.И., Березнякова Е.И., Грива Г.И., Кононов В.И. Мониторинг геотехнологических систем в газодобывающих регионах: задачи, объекты и методология выполнения. ИРЦ Газпром. Обзорн. инф. Сер. Разработка и эксплуатация газовых месторождений. М., 1998, 58 с.
  2. Березняков А.И., Грива Г.И., Осокин А.Б., Попов А.П., Смолов Г.К., Чугунов Л.С. Проблемы эксплуатации геотехнической системы “газовая скважина - многолетнемёрзлые породы” в условиях Бованенковского газоконденсатного месторождения. ИРЦ Газпром. Обзорн. инф., сер. Разработка и эксплуатация газовых месторождений. М., 1997, 48 с.

Статьи, доклады



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.