Дәріс. Мұнай және газ кенорындарын игеру кезіндегі жер бетінің жылжуын маркшейдерлік бақылау

Қатаң математикалық әдістермен өңделетін, арнайы бағдарламалармен планета және аумақ масштабында орындалатын, қазіргі заманғы астрономиялық – геодезиялық бақылаулар, жер қыртысының және литосфералық тақталардың қозғалуына сенімді баға береді.

Алматыда жер қыртысының ең жоғарғы вертикаль қозғалуы 10 см/жыл тіркелген. Алматы геодинамикалық полигонында қайта нивелирлеумен Предгорное опырылу аймағында тектоникалық блоктың 2-5 см/жыл көтерілгені анықталды. Орталық Торғай үстіртінде вертикаль қозғалыс 1.2-1.6см/жыл. Орталық Қызылқұмда вертикаль қозғалуы 1,5-2,0 см/жыл учаскелер анықталды.

Газли ауданында 1976 жылы болған жер сілкінісінің эпицентрлік аймағында алдын-ала берілген мәліметтер бойынша жер бетінің салыстырмалы көтерілуі 0.8 м жетеді. Белорусияның Регицкий ауданында жер бетінің көтерілуі 0.6 – 0.8см/жыл.

Куриль-Камчатка науасы бойындағы Тынық мұхитының литосферасының бату жылдамдығы солтүстікте 7,5см/жыл, ал оңтүстікте 8,5см/жыл. Ресейдің азиялық бөлігіндегі Арктикалық теңіздің жағалауында шамамен 20 жылда амплитудасы 10-12 см вертикаль тербелетін қозғалыстар байқалды.

Жер қойнауының қозғалысын астрономиялық–геодезиялық байқаулар, горизонталь қозғалыстардың бар екенін көрсетті. Соңғысы литосфералық плиталардың шекараларында мантиядан заттардың түсуінен мұхит түбінің ұлғаюымен түсіндіріледі. Тақталардың өзара қозғалыстары туралы сенімді бағаны, тақта шекараларындағы опырылу зоналарында қайталап геодезиялық өлшеулерді жүргізудің нәтижесі береді. Тәжікстандагы Гарм полигонында Памирдің Тянь-Шаньға қарай 1,7 см/жыл жылдамдықпен жылжыуы байқалған. Тынық мұхитының плитасына қатысты, Америкалық плитаның, ең бастысы Калифорниядағы Сан – Андреастың ығысу жылдамдығы жуықтап алғанда 4см/жыл опырылу жүйесі бойымен геодезиялық бақылаулармен анықталған.

Альпі–Гималай таулық белдеулері аймақтарындағы қысылу жылдамдығы батыстан шығысқа қарай Гибралтар аумағында 1.5-2.0 см/жыл, ал Гималай аумағында 5.5-6.0см/жыл.

Апшерон мұнай өндіретін аймақтарында көпжылдық бақылаулар, жер бетінің төмен түсуі 3-5см/жыл жететінін көрсетті. Ал 1912-72 жылдардағы бақылаулар жер бетінің жалпы төмен түсуі 2.4метрді құрады.

Жер беті грунттық және артезиандық суды сорып алғанда отырады. Токионың кейбір аудандары 50 жылдың ішінде 4 метрге түскен, ал Мехикода 8,5 метр. Жер бетінің шөгуі қысқа уақытта бірнеше метрге жеткені қатты пайдалы қазбаларды игеру аймақтарында байқалған.

Қазақстан Республикасының мұнай және газ кенорындары газ-флюидтік қоспалардың ірі жинақталуынан тұрады. Мұндай шоғырлар тереңде орналасқан және үлкен қабаттық қысыммен сипатталады. Кенорынның көптеген бөлігі күкіртсутекпен байытылған. Мұның барлығы көмірсутектік кенорындарын өндіруде қоршаған ортаға мұнайдың төгілу, қауіпті газдармен химиялық реагенттердің ұшып шығу қаупі бар екенін көрсетеді.

Жоғары қысымды мұнай және газ кенорындарын өндіргенде аса қауіпті төндіретін жағдай, ол жеке ұңғымалардан флюйдтік газ қоспаларын алу режимінің бұзылуынан болады. Бұл жоғары жатқан кендердің деформациясының бірқалыпсыз болуына, олардың опырылуына әкелуі мүмкін, бұл технологиялық тасымалдау құбырларының деформациялануына және жарылуына себеп болуына, сондықтан мұнайдың төгілуіне, газдың ұшып шығуына әкелуі мүмкін. Сонымен бірге материалдық шығыннан басқа, ұңғымалар мен тасымалдау құбырларындағы апаттарды жоюмен байланысты, тура материалдық шығындардан асатын экологиялық зардаптарға әкеледі.

Мұнай және газ кенорындарын апатсыз пайдалану үшін, арнайы геодинамикалық бақылаулар жүргізу керек. Геодинамикалық бақылаулардың көлемдері мен нақты параметрлері, кен орынның параметрлері, олардың потенциялдық қаупінің дәрежесіне және басқа да факторларға байланысты.

Геодинамикалық бақылау, өндірілетін алаңдардың вертикаль шөгуіне және жер бетінің кенорны аумағы мен оған жақын жер бетінде горизонталь деформациялардың пайда болуына мониторинг жүргізеді.

Осындай бақылаулардың іске асуы үшін, жоғары қабаттағы таужыныстармен байланысы бар арнайы пункт тораптары құрылады. Кейбір жеке бақылау нүктелерінің және бақылау торабының барлық нүктелерінің орнын геологиялық жағдайларына және ұңғыманың орналасуымен байланысты таңдайды.

Бақылау нүктелерінің орнын анықтау дәлдігі таңдалған бақылау әдістеріне және қолданатын аспапқа байланысты.

Полигондағы бақылау өлшеулерін жүргізудің уақыты мен тәртібі, жер бетіндегі жұмыстарды жүргізуден, кенорнының кейбір ұңғымалары мен учаскелеріндегі өндірудің деңгейіне және кезегіне байланысты деформацияның түрімен анықталады.

Бақылау торын жобалауда және құруда маңызды жағдай, жер бетіндегі мүмкін болатын деформация аймағының контурынан сыртта орналасқан бірнеше тірек нүктелерінің орналасу шарты болып табылады.

Геодинамикалық полигондарда бақылау әртүрлі әдістермен жүргізіледі. Қазіргі кезде жоғары дәлдікті ғарыштық позиционирлеу әдісін, арнайы автоматтандырылған электронды тахеометрлермен мониторинг жүргізу, арнайы жармалық бақылаулар және сандық нивелирлермен жоғары дәлдікті нивелирлеуді ең тиімді деп санауға болады.

Геодинамикалық деформацияның бар екені және параметрлері туралы куә болатын дұрыс нәтижелерді алу үшін, тек қана жәй жылжуларды есептеп қоймайтын, сонымен бірге осындай деформациялардың нәтижесінде туындайтын қысымды да есептейтін жаңа математикалық құралдарды қолдану қажет. Үлкен маңызы бар мәселелердің бірі деформациялық процестерді уақыт бойынша және ұңғымадан газ-флюидтік қоспаларды алудың технологиялық картасына байланысты болжау болып табылады.

Мұндай ақпараттардың болуы кенорнында апатты жағдайды басқарудың механизмін жасауға және барлық қажет технологиялық және экологиялық ескерту шараларын жылдам орындауға мүмкіндік береді.

Мұнай және газ кенорындарын игеруде жер бетінің жылжуын зерттеу мына мақсаттармен орындалады:

· жер бетінің жылжу әсерінің мұнай мен газдың қарқынды өндіруге, сонымен бірге кенорнын ұзақ уақыт пайдаланудың жер бетінің вертикаль қозғалуына әсерін анықтау;

· жұмысшылардың және халықтың қауіпсіздігін қамтамасыз ету, жер қойнауы мен қоршаған табиғи ортаның басқа нысандарыін қорғау, соның ішінде мұнай өндірісінде инженерлік құрылыстар мен мұнай өндіру нысандарын қорғау;

· табиғи нысандар мен су қоймаларының тазалығын, мұнай өнімдері мен химиялық заттармен ластанудан сақтау;

· геологиялық карталар мен қималарды құруда, өндірілетін жерден жоғары немесе төмен орналасқан горизонттарды барлауда вертикаль жылжуды есепке алу;

· кенорнын игерудің жобалық технологиялық құжаттарын құрастыруда жер бетінің жылжуын есепке алу;

· жоғары дәлдікті өлшеулердің әдістерін жетілдіру, сонымен бірге вертикаль және горизонталь жылжуларды сандық зерттеу және оларды осындай жағдайларда пландық-биіктік геодезиялық тораптарды құруда есепке алу.

Мұнайды өндіруде жер бетінің жылжуын комплексті зерттеуге кіретіндер:

· зерттелетін нүктелерде горзионталь және вертикаль жылжуларды геодинамикалық полигондарды салу арқылы және жоғары дәлдікті геодезиялық бақылауларды жүргізу арқылы сандық бағалау;

· кен массивтерінің динамикалық тепе–теңдігінің бұзылуындағы магниттік және гравитациялық өрістерінің өзгеру заңдылықтарын зерттеу;

· кенорынның геологиялық құрылуын зерттеу;

· кенорынның қазу параметрлерін зерттеу;

· гидрогеологиялық зерттеулер;

· коллектор скелетінің кен массивтерінің ауыспалы қысымын зерттеу;

· атмосфералық қысымды, температураны, ауаның ылғалдылығын, желдің жылдамдығын және т.б. метеорологиялық байқау;

Геодезиялық полигонда жоғарғы дәлдікті байқаулардың нәтижесінде шөгудің h, горизонталь қозғалудың, еңкіштіктің i, қисықтықтың к, қисықтықтың радиусының R, горизонталь деформациялардың e, жылжудың шектік бұрыштарының b, қауіпсіздік коэффициентінің К_б сипаттарының сандық бағалауларын өндірістік және азаматтық құрылыстар нысандарының астын қазудың_, қауіпсіз тереңдігі үшін алады.

Мұнай және газ кенорындарын игеруде жер қыртысының шөгіуінің себебін анықтау және процестің математикалық моделін құру үшін мүмкіндік-статистикалық, корреляциялық және басқа да талдау әдістерін қолданады.

Геодинамикалық полигонды құрылымдық құру. Полигонның орнын таңдауда келесі негізгі талаптарды ескеру қажет:

· кенорны қазудың бастапқы стадиясында болу керек;

· әрбір аймақ үшін қалыңдығының, жату тереңдігінің, әртүрлі фильтрациялық режимдері: серпімділігінің, газ-су қысымының, ертілген газдың гравитациялық сандық мәндері әртүрлі тиімді мұнайлы кен орындары таңдалады;

· тұрғылықты жер астында орналасқан, батпақты, мәңгі тоң жағдайларындаға өндірудегі мұнай кенорындары таңдалады;

· минерал суларды, тұздарды және басқа да пайдалы қазбаларды бірге өндірген жағдайда;

· геодинамикалық полигонның орналасатын алаңы, геологиялық құрылымы берілген бұрғылаудың, аэрофото-ғарыштық және сейсмикалық түсірулердің нәтижелері бойынша жақсы зерттелген болу керек;

· жергілікті жердің бедері мен ситуациясы мүмкіндігінше бақылаудың геодезиялық, геофизикалық және басқа да әдістерді орындауда ыңғайлы шарттарды қанағаттандыруы қажет;

· қабатаралық қысымды ұстап тұратын, жылулық тәсілдер қолданылатын кенорнын игерудің технологиялық сұлбасын ескеру керек;

· зерттеулерге таңдап алынған кенорны бірге игеріліп жатқан кенорыннан 10-15 км кем емес қашықтықта орналасуы тиіс;

· зерттеу нысаны мұнай өндіретін ауданда кенорнын игеретін ұйыммен анықталуы керек.

Геодинамикалық полигонды ұйымдастыру үшін келесі материалдар болу керек:

· ғарыштық, магниттік және гравиметриялық түсірістердің мәліметтері бойынша кенорынның құрылымдық элементтері енгізілген геологиялық картасы. Геологиялық сипаттамасымен профиль сызықтары бойынша жер бетіне дейінгі қималар;

· жобалық және белгілі бір ұңғымалардың сипаттамасымен кенорнын игерудің картасы;

· пайдалы қазбаларды және сұйықтарды өндіру туралы әр жыл бойынша мәліметтер, сонымен бірге кенорынды игеру басталғаннан бергі пластық қысымның сипаттамасы;

· кенорынның құрылымының 1:2000 және 1:10000 масштабтағы маркшейдерлік пландары мен топографиялық карталары;

· геодинамикалық полигондар мен көрші аудандардың, соның ішінде мемлекеттік және ведомстволық пландық-биіктік геодезиялық тораптарды қосқандағы 1:10000–1:100000 масштабтағы топографиялық карталар.

Геодинамикалық полигон зерттеліп жатқан объектіде салынған және жер бетінде грунттық реперлер мен маркалар орнатылған профильдік сызықтар жүйесін көрсетеді, оларда анықталған уақыттарда жоғары дәлдікті пландық-биіктік геодезиялық және басқа да бақылаудың әдістерді орындалады.

Негізгі профиль сызықтары шоғырдың созылуы бойынша салынуы керек. Сонымен бірге, басты профиль сызығы тік бұрышпен немесе оған жақын (70⁰ - 90⁰) бұрышпен тектоникалық бұзылыстарды қиып өтуі керек.

Екінші басты профильдік сызықтар шоғырдың созылымына көлденең болып орналасуы керек. Қалған профиль сызықтары коммуникация коридорының бойымен ұзыннан ұзақ жайылып, тектоникалық бұзылулармен шектелген көршілес блоктарда және т.б.орналасуы керек. Бақылауға профиль сызықтарынан 0,5 км қашықтықта орналасқан жұмыс істелмейтін ұңғымалар, профиль сызықтарынан 200 м қашықта жатқан барлық ескі белгілер кіреді.

Нивелирлік сызықтардың торлары кенорынның бойлық өсімен және бірнеше көлденең қиылысатын профильдердің жүйесі түрінде дамиды. Барлық сызықтардың соңында тірек реперлері орнатылады.

Нивелирлеу пункттері жобаланған профильдердің бойымен орта есеппен алғанда бір–бірінен 500 м қашықтықта орналастырылады.

Геодинамикалық полигонын құру процесі кезінде басты шешілетін мәселе, қазу жұмыстары жүргізіліп жатқан аймақта зерттелетін деформациялар қатысты тексерілетін бірнеше тірек пункттерін орналастыру. Кенорынның шекарасы мен техногендік процестердің аймағынан тыс орналасатын, қозғалмайтын деп есептелінетін тірек реперлерінің арақашықтығын мынаған тең деп аламыз Н – 2H, мұндағы Н – төменгі игерілетін горизонттың тереңдігі, м.

Геологиялық ақпараттардың барын ескере отырып, тектоникалық бұзылыстарға жақындаған сайын нивелирлік пункт аралықтарын орташа алғанда 200м кемейту керек. Тектоникалық бұзылулардың әрбір жағында екіден кем емес нивелирлік белгілер орналасуы керек.

Кенорынның шекарасынан тыс жерде орналасқан тірек пункттерінің арасында басты биіктік негізіне байланып, біраңғай жүйеде биіктікті алу үшін жоғары дәлдікті нивелирлеу жүргізіледі. Қайта жоғары дәлдікті ниверлирлеу, тірек пункттерінің арасында жылына кем дегенде бір рет орындалады.

Профиль сызықтары бойынша қайта бақылауды мына мақсаттармен жүргізу ұсынылады:

· кенорындағы жер бетінің вертикаль қозғалысын бағалау жылына бір реттен кем емес;

· жергілікті полигондарда, бұзылу аймақтарында жер бетінің қазіргі қозғалуын толық кеңістікті-уақытты зерттеу жылына төрт реттен кем емес;

· ай сайын – потенциалды геодинамикалық қаупі бар аймақтардың жергілікті үдемелі ауытқу қозғалу ерекшеліктерін зерттеу.

Полигонның профиль сызықтарын орналастыру реперлермен жүргізіледі, олардың түрлері қолданыстағы нұсқауларда көрсетілген. Таужыныстарында нивелирлік сызықтарды бекіту үшін сфералық бастары бар қабырғалық реперлер қолданылады.

Бақылаудың бастапқы және жұмыс нүктелері, әдетте бір типті белгілермен бекітіледі.

Мұнай және газ кенорындарын іздеуді болжау үшін аумақтық геодинамикалық полигондар тұрғызылады, олар 2 000 км² ден үлкен аумақты қамтып жатады. Бұл полигондар жалпығаламдық мәселелерді шешу, техногендік және басқа да процестердің әсерінен тектоникалық жылжуларды және жер қабатының бөлінуін зерттеу үшін қажет. Жер қабатының жылжуы ауытқулары бойынша басқа да әдістермен бірлесе отырып жер қойнауының геологиялық түзілімінің біркелкі еместігін дәлелдейді.

Жергілікті полигондар, әдетте шағын 1 – 2 кенорындарында салынады. Жергілікті полигондардың ауданы 2 000 км² –тан аспайды. Пландық және биіктік геодезиялық тораптардың пункттері әдетте біріктіріледі.

Нег. 1[156 - 163]

Бақылау сұрақтары:

1.Мұнай және газ кенорындарын өндіргенде жер бетінің шөгуін бақылау не үшін жүргізіледі?

2.Геодинамикалық полигон қалай құрастырылады?

3.Шөгуді бақылаудың мақсаты қандай?

4.Геодинамикалық полигонды құрғанда қандай материалдар қолданылады?