Загрязнение почв отходами бурения

В процессе сооружения скважин при прокладке временных подъездных путей, строительстве отстойников, различных емкостей, земляных амбаров и т.п. нарушается поверхностный слой плодородных земель, растительный и лесной покров. При перемещении буровых вышек в не разобранном виде мощными тракторами перепахивается слой почвы и сдирается растительность на всем пути следования. Так, при транспортировке не разобранной вышки на расстояние 15 км на площади до 10 га гибнет растительность, появляются пески и т.п.

Наибольшее загрязнение почв вызывают химические реагенты, ПАВ и нефтепродукты, а также концентрированные растворы солей. При наличии эмульгаторов (сульфанола, дисольвана и др.) нефтяные компоненты равномерно распределяются по всему объему бурового раствора. В процессе бурения нефтепродукты и ПАВ адсорбируются на стенках скважины, а также частицах выбуренной породы. Образующийся буровой шлам содержит частицы глины (до 10-30 мас %) выбуренной породы, химические реагенты, нефть и другие компоненты. Вместе со шламом сбрасывается 2-4 т нефти на 1000 м проходки нефтяных скважин.

Серьезную опасность загрязнения почв и водоносных горизонтов представляют аварийные разливы жидких продуктов. Даже при наличии обваловок вокруг скважины, жидкие отходы бурения с вредными компонентами способны фильтроваться через обваловку и грунт и, попахав в ливневые. грунтовые и подземные воды распространяются на значительные расстояния.

Наиболее стойкое загрязнение почвенных покровов происходит при воздействии нефти и нефтепродуктов, в этом случае отмечены существенные изменения физико-химических, морфологических и агрохимических свойств почв. Среднее содержание нефти в почве на территории буровой изменяется в пределах от 3 до 16 г на 100 г почвы. Нефть, особенно в присутствии ПАВ обладает высокой миграционной способностью в горизонтальном и вертикальном направлениях. В процессе загрязнения почв нефтепродуктами происходит нарушение воздушного режима и водных свойств почв. При закупоривании капилляров почв нефтью и жидкими отходами бурения нарушается аэрация и создаются анаэробные условия в почвенных процессах. В результате воздействия на почвенный покров нефтепродуктов отмечается изменение населяющих почву живых микроорганизмов: снижается численность целлюлозоразлагакщих микроорганизмов и бактерий, усваивающих соединения азота. Происходит угнетение окислительно-восстановительных ферментативных процессов, что в конечном счете снижает биологическую активность и плодородие почв. Буровые отходы и сточные воды в большинстве случаев имеют щелочную реакцию, в результате чего образуются легкорастворимые гуматы, которые вымываются из поверхностного слоя почв, снижая общее содержание гумуса. Вредное влияние нефти и нефтепродуктов отмечено для многих видов почв, а процессы самоочищения протекают медленно. Особенно заторможены процессы разложения нефтепродуктов на лугово-черноземных мерзлых почвах и дерново-подзолистых почвах тайги.

Отрицательное воздействие на плодородие почв оказывают химические реагенты и минеральные соли, содержащиеся в жидких отходах бурения. Постепенно накапливаются в поверхностном слое почвы ионы тяжелых металлов: количество меди, цинка и марганца возрастает в 1,5-4 раза. Минерализованные сточные буровые воды вызывают сульфатно-хлоридное засоление почв. Загрязнение почв минерализованными нефтесодержащими жидкими отходами влияет на реакцию среды в течение 10 лет, а повышенное содержание натрия отмечено через 18 лет. Под влиянием химических реагентов, содержащихся в буровых растворах, резко меняется биологическая активность прежде всего тундровой почвы. Так, при воздействии хромпика (0,01-0,1%) активность фермента катализы уменьшилась на 27-43, дизельного топлива на 40%, нитролигнина (концентрация 2%) на 20%, каустической соды (1,5%) на 53%. Особую опасность вызывают жидкие сильноминерализованные отходы бурения, в которых на долю токсичных солей приходится 50-58% всей суммы солей. По составу солей отходы относятся к хлоридно-сульфатно-магниево-натриевым загрязнителям.

В случае ненадежного захоронения отходов бурения образуются долговременные очаги вторичного загрязнения окружающей среды в местах бурения. На площадках, загрязненных нефтью и рассолами, отмечался угнетенный характер растительности или ее отсутствие. Даже через 10 лет на рекультивированных площадках наблюдалось угнетение и гибель сельскохозяйственных культур. На местах амбаров в понижениях образуются скопления загрязненной воды. На площадках нефтяных скважин установлено загрязнение подземных и поверхностных вод и грунтов нефтепродуктами, химическими реагентами и высокоминерализованными рассолами. При этом загрязнения прослеживаются по площади и глубине в течение 10-15 лет.

Следует отметить, что после окончания буровых работ не всегда проводится захоронение шламовых амбаров. Так, только по МИННЕФТЕПРОМУ процент не ликвидированных амбаров составляет 16-24%.

При разливах высокоминерализованных пластовых вод происходит засоление верхнего слоя почв, нарушение микроэлементного состава, что приводит к гибели растительности. При неблагоприятных климатических и географических условиях процесс восстановления первоначального растительного покрова загрязненной почвы исчисляется десятками лет.

Кроме химического загрязнения почв, большой вред плодородным землям наносится при проведении таких работ как простое устройство канав, траншей и шурфов, что приводит к значительным перемещениям грунтов. Хотя углубления могут быть впоследствии ликвидированы засыпкой, все же часть экскавированных пород остается на поверхности, причем их послойное расположение нарушается.

При проведении открытых разведочных работ ежегодные объемы перемещаемых пород достигают 20 млн.м3, площадь нарушенных земель составляет 6000 га.

Проведение разведочных работ путем взрыва на выброс характеризуется значительными масштабами нарушения поверхности разбрасыванием пород в больших объемах на десятки метров. Механическое воздействие взрыва наиболее сильно проявляется закрытии трещин и сокращении общего перового пространства, что приводит к ухудшению фильтрационных свойств пород в зоне сжатия, а также сказывается на сохранности в качестве поверхностных и подземных вод. При сейсморазведке, проводимой с помощью взрывов, отмечается нарушение почвенного и растительного покрова с образованием деформированной скважины в воронки, что представляет серьезную опасность и поэтому требует своевременной ликвидации.

Во многих случаях после завершения разведочных работ проводится добыча жидких и твердых полезных ископаемых, что приводит к более значительным нарушениям плодородных земель. Таким образом после сооружения разведочных и эксплуатационных скважин и открытой разработки месторождений полезных ископаемых в обязательном порядке требуется своевременная и качественная рекультивация нарушенных земель с целью восстановления их плодородия.