18.10.2019 г. Главная arrow Сейсмика arrow Структура земли arrow К проблеме регулирования возбужденной сейсмичности нефтяных месторождений
         
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Ленты новостей
Карта сайта
Фото камней
Гостевая
Общая информация
о камнях
походы и сплавы
Кристаллография
Сейсмика
Учебные пособия
Классификации
ювелирная
Словарь Куликова
Популярно о камнях
Камень в природе
Мертвая природа
История камня
Технические
Диковинки
Люди и камни
Тяжелое серебро
Минералог-любитель
Легенды и мифы
Об алмазах
Камни-талисманы
Полезные ископаемые
Нефть
Геология
 
 
Краткие новости
К проблеме регулирования возбужденной сейсмичности нефтяных месторождений Печать E-mail
Автор Administrator   
29.11.2009 г.

Возбуждение сейсмической активности в некоторых районах земного шара было замечено еще в середине прошлого столетия при создании крупных водохранилищ или закачке воды в скважины. На территории бывшего СССР наиболее ярко это проявилось в 1968 г. при заполнении водохранилища высочайшей в мире плотины Нурекской ГЭС (высота 317 м) до уровня 80 м. Дальнейшее поэтапное повышение уровня водохранилища до 280 м показало четкую связь возбуждения сейсмичности с изменениями его уровня, скоростью заполнения. Были получены уникальные данные по влиянию уровня водохранилища (порового давления внутри земной коры) и вибраций земной коры вследствие водосброса (весенние паводки) на изменение сейсмической активности.

Заполнение водохранилища увеличивало сейсмическую активность, а вибрации земной коры уменьшали ее примерно в 10 раз. При этом пригрузка от веса водохранилища играла минимальную роль, поскольку она компенсируется упругой отдачей самого верхнего слоя земной коры глубиной 0,5-1 км. Результаты этих исследований позволили нам, совместно с академиком М.А. Садовским, определить основы управляемого снятия накопленных напряжений в земной коре и предотвращения возможности возникновения сильных землетрясений за счет увеличения пластических деформаций с помощью слабых механических вибраций в районах, где по данным среднесрочного прогноза они возможны в ближайшие 15-20 лет. Проблема снятия накопленных напряжений не требует краткосрочного прогноза землетрясений, который сегодня не поддается решению. В то же время среднесрочный прогноз в пределах крупных сейсмогенерирующих структур дается с вероятностью 80-90%.
Расчеты показывают, что естественное спонтанное вспарывание разломов на участке протяженностью 10-20 км вызывают 8-9 балльное землетрясение. При этом сброс накопленных напряжений в земной коре не превышает 1%. Следовательно, в принципе не сложно создать условия сброса напряжений на относительно небольшом участке разлома до 20 км с помощью целенаправленной закачки воды в скважины, расположив их вдоль разлома. Необходимо только определить режим одновременной закачки воды в скважины, ее скорость и длительность, чтобы превысить естественно установленное за длительный период времени значение напряжений на данном участке на 15-20 %.
Возникновение серии сильных 8 и 9-балльных землетрясений в результате бесконтрольной добычи газа хорошо известно в Газли (1976 и 1984 гг.), территория которого относилась к 5-балльной зоне сейсмичности (сегодня это 8-балльная зона), и нефти в Нефтегорске (1995 г.), территория которого относилась к 6-балльной зоне (сегодня это также 8-балльная зона).
На Ромашкинском месторождении нефти этого не случилось, когда напряжение от "ударной" закачки воды в скважины на отдельных участках превышало естественные напряжения на 15-20 %, поскольку этого не было сделано одновременно по большой протяженности разломов. Серия 5-6-балльных толчков произошла в 1982 и 1983 гг., когда на территории Ромашкинского месторождения не было стационарных сейсмических станций. Самые сильные 6-7-балльные землетрясения из зарегистрированных произошли в 1987 г. и 1991 г. на глубине 5-6 км. Всего по расчетам, начиная с 1982 г., здесь произошло более 60 землетрясений интенсивностью 3-6 баллов по шкале МSК-64.
Наибольшая сейсмическая энергия на территории Восточно-Европейской платформы при сильных землетрясениях выделяется из глубин 5-15 км. Следовательно, закачка воды в верхние горизонты (до 2 км) не может дать дополнительной энергии на этих глубинах для возникновения сильного землетрясения. Закачка воды своим всесторонним сжатием изменяет напряжения в самых верхних слоях земной коры, вызывая преимущественно слабые землетрясения. Однако, эта закачка является спусковым механизмом для снятия уже накопленных напряжений с больших глубин, поскольку разломы имеют единую протяженность как по длине, так и по глубине. Поэтому распределение количества землетрясений Ромашкинского месторождения по глубине показывает, что наибольшее их число концентрируется на глубинах 1-2 км, но немало толчков регистрируется и до глубин 10-12 км.
Целесообразно отметить важный аспект возникновения возбужденной сейсмичности. Откачка нефти и газа не приводит к заметному ее возбуждению. Она ведет к трехмерному уменьшению порового давления в земной коре, сжатию разломов и трещин, увеличению трения на них, уменьшению скалывающих сил вдоль разломов по отношению к сжимающим эти разломы силам, направленным поперек разломов. Все эти факторы способствуют уменьшению вероятности возникновения естественных землетрясений. Но откачка нефти и газа в больших объемах приводит к заметным просадкам земной поверхности (в том числе и неравномерным). Поэтому при добыче нефти и газа необходима объемная компенсация с помощью равномерной закачки воды в скважины, но без превышения естественных напряжений.
Одной из важнейших проблем современности является прогноз землетрясений. Эта проблема подразделяется на три направления.
Первое - это долгосрочный прогноз с выделением зон возникновения 5-9-балльных землетрясений с оценкой их средней повторяемости (вероятности). Этот прогноз обеспечивают нормативные карты сейсмического районирования территорий.
Второе направление - среднесрочный прогноз с указанием наиболее вероятных мест ожидаемых сильных землетрясений вдоль крупных сейсмогенерирующих структур на ближайшие 5-20 лет. Вероятность среднесрочного прогноза очагов землетрясений 80-90%. Эти разработки проводятся в рамках научных исследований.
И третье - это прогноз места, времени и силы очередного сильного землетрясения.
Первые два направления сегодня решаются относительно успешно путем создания карт сейсмического районирования и выделения зон сейсмических затиший (ожидаемых толчков) вдоль крупных геологических структур с учетом мест уже произошедших сильных событий. А третье является наиболее сложным и дорогостоящим. В связи с этим оно должно разрабатываться только в районах высокой сейсмической активности, где имеется большая повторяемость сильных землетрясений, и результаты можно получить быстрее.
Сегодня существует большое количество предвестников землетрясений и методов прогнозирования, которые являются ненадежными и неоднозначными. Причины этих сложностей заключаются в разных геологических условиях, особенностях напряженного состояния земной коры, в которых предвестники проявляются по разному или не проявляются вовсе в рамках разрешающей способности разнообразных регистрирующих приборов измерений вариаций естественных геофизических полей. Более того, в условиях предельных напряжений в земной коре на каком-либо участке всегда действуют спусковые триггерные факторы, как, например, лунно-солнечные приливы, взаимодействие ближайших планет, удаленные землетрясения, штормовые или транспортные воздействия на очаг и т.д.
Все существующие факторы внешних воздействий сегодня предусмотреть невозможно, поэтому проблема краткосрочного прогноза места, времени и силы ближайшего землетрясения будет решена не скоро. При этом следует учесть, что ложный прогноз землетрясений (и многих других явлений природы) дает значительно больший экономический ущерб государству, нежели последствия от самого землетрясения, особенно умеренной силы. Поэтому в зонах слабой и умеренной сейсмичности сегодня краткосрочным прогнозом землетрясений заниматься вредно.
Если же говорить о возбужденной сейсмичности, то прогноз повышения ее активизации (но не каждого конкретного землетрясения) решается относительно просто, если известны участки и интенсивность закачки воды в скважины. Учитывая, что сегодня, в условиях неактивного режима закачки, когда общее количество землетрясений уменьшилось в 4 раза, и наблюдается небольшое увеличение сейсмической активности, необходимость такого прогноза отпадает. На Ромашкинском месторождении нефти высокопроизводительные насосы сегодня заменены на малорасходные, объемы закачиваемой воды сократились примерно в два раза по сравнению с 1986 годом. В данном случае значительно важнее соблюдать рекомендации общего характера, опубликованные нами в 1998 году (авторы Муслимов Р.Х., Мирзоев К.М., Гатиятуллин Н.С., Назипов А.К., Тарасов Е.А.), где предлагается "закачивать в скважины необходимый объем воды как можно с меньшей скоростью и за более длительные промежутки времени, чтобы исключить резкие "ударные" изменения напряженного состояния земной коры и предотвратить возникновение более сильных землетрясений".
Все это способствует уменьшению опасности возникновения разрушительных землетрясений на Ромашкинском месторождении нефти в рамках планируемого контроля геологической среды. Можно отметить, что такого активного контроля состояния земной коры с уменьшением сейсмической опасности в мировой практике нам не известно.

 

Камиль МИРЗОЕВ,
начальник НПЦ "Сейсмология" ТГРУ ОАО "Татнефть", доктор физико-математических наук, член-корреспондент Академии наук Таджикистана.
Рамиль ГАТИЯТУЛЛИН, заместитель начальника НПЦ "Сейсмология".

 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:
Жирный Цитата


« Пред.   След. »
 
   
         
 
Design by Камни
Rambler's Top100