Геоморфологические исследования при освоении нефтегазовых месторождений Западной Сибири

Санкт-Петербургский Государственный  Университет

Факультет географии и геоэкологии

Кафедра геоморфологии

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: «Геоморфологические исследования  
при освоении нефтегазовых месторождений Западной Сибири»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 2 курса кафедры геомофологии

Миргалиев Антон Наилевич_______(№зачетной книжки)

Научный руководитель: Макаров Александр  Сергеевич

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

Оглавление

Введение 2

Глава 1 4

Природные условия Западной Сибири 4

Месторождения Западной Сибири 7

Глава 2 10

Проблемы нефтяной и газовой сферы 10

Глава 3 13

Морфотектоника 13

Радарная топографическая съемка 16

Блокдиаграмма 19

Бассейновый анализ и экологическая геоморфология 21

Заключение 23

Список литературы 24

Введение

 

Решение VIII пленума  геоморфологической комиссии АН СССР

 

 

Развитие структурно-геоморфологических исследований в нефтяной геологии отражает их возрастающую роль в решении проблем  структурно-тектонического развития Земли  и непосредственных задач поисков  и разведки газонефтеносных месторождений. Структурно-геоморфологические исследования показали, что между строением основных черт рельефа земной поверхности, с одной стороны, и строение земной коры, а также процессами, происходящими в ней, с другой, существуют закономерные связи. это открывает новые пути к познанию истории развития земной коры и выявлению закономерностей формирования и пространственного размещения полезных ископаемых. С помощью указанных методов выявляются не только повсеместный характер и интенсивность неотектонических движений, но и весьма существенное воздействие последних на размещение, формирование, переформирование и разрушение месторождений нефти и газа

11—15 ноября 1969 г., Ленинград

Характер рельефа оказывает, как известно, прямое и глубокое влияние на целый ряд явлений  и процессов, наблюдаемых на земной поверхности: на пути движения воздушных  течений, на распределение и характер атмосферных осадков (а следовательно, и на то или иное распределение климатических районов), на расселение животного и растительного мира, на циркуляцию и режим подземных и поверхностных вод, на распределение гидрографической сети, почвенного покрова и т.д.

Не приходится особенно распространяться о том, что и человек в своей  практической и хозяйственной деятельности весьма часто бывает вынужден самым серьезным образом учитывать те или иные крупные и мелкие особенности рельефа. Достаточно напомнить, насколько тщательно приходится учитывать даже мельчайшие детали при трассировании железнодорожных линий, при закладке тоннелей, прорытии каналов, сооружении плотин для гидроэлектросооружений и целей обводнения, при заложении ирригационных или дренажных сетей, при устройстве водопроводов, при выборе мест для артезианских скважин, при закладке шахт, штолен, шурфов и разведочных скважин в горном деле и пр.

Нет почти ни одной крупной  отрасли народнохозяйственной жизни  страны, которая не нуждалась бы в тщательном и всестороннем изучении рельефа с точки зрения условий  его происхождения и развития. В свою очередь выдвигаемые запросами  жизни и в особенности запросами  социалистического строительства  проблемы и задачи, равно как и  добываемые при различных сооружениях  результаты наблюдений и материалы, дают мощный импульс к постановке новых геоморфологических проблем  и к более полному освещению  старых.

При выборе проблем для  прикладных региональных геоморфологи-ческих исследований рационально ориентироваться на нужды общества, хозяйства и сохранения качества окружающей среды. Известно, что одной из основных отраслей территориального производственного комплекса Сибир-ского региона выступает нефтедобывающее хозяйство. Его развитие во многом определяет уровень благополучия региона в экономическом, социальном и экологическом отношениях.

Цель – выяснение практического значение геоморфологии, в частности геоморфологические методов исследования, в разработке и обеспечении нефтяных и газовых месторождений западно-сибирской провинции с целью использования проанализированного материала в будущей профессиональной сфере деятельности. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести описание рельефа и прочих особенностей строения  Западно-сибирской равнины и исследовать условия расположения нефтяных и газовых месторождений.
2. Выявить проблемы нефтяной и газовой сферы и их проявления в условиях Западной Сибири.
3. Поиск путей решений поставленных проблем

Глава 1

Природные условия Западной Сибири

 

Западная Сибирь - крупнейшая равнина мира. Она простирается от Карского моря до северных склонов  Казахского мелкосопочника на 2,5 тыс. км. В северной части равнина протягивается  от Урала до Енисея на 1000 км, а в  южной части - почти на 2 тыс. км.

Вся равнина лежит на Западно-Сибирской  плите с глубоко опущенным  складчатым фундаментом палеозойского  возраста. На нем залегают осадочные  толщи мезозоя, палеогенового и  четвертичного возраста огромной мощности, достигающей 6 тыс. м. Они представлены глинами, песчаниками, песками и  сланцами. Четвертичные толщи состоят  из морских, речных и ледниковых отложений: суглинков, песков и глин. Во время возрождения Уральских и Алтайских гор рыхлые осадочные толщи Западно-Сибирской плиты были слегка деформированы. В них возникли складки, приведшие к образованию подземных куполов. В таких куполах, сложенных песками, перекрытых непроницаемыми плотными глинами, произошло накопление нефти и газа. Крупнейшие месторождения в районе Сургута, газовые - в районе Уренгоя и на полуострове Ямал. На юге равнины, где складчатый фундамент приподнят, находятся месторождения железной руды. Крупнейшее из них - Соколовско-Сарбайское.

Мощная горизонтально  залегающая толща осадочных пород  обусловливает равнинность современного рельефа. Северная и центральная части Западной Сибири представляют собой низменности, располагающиеся на высоте до 100 м над уровнем моря. Южная часть равнины поднимается немного выше. В целом Западная Сибирь имеет форму огромной чаши, слегка поднимающейся к югу, западу и востоку и наклоненную к северу. Северная наиболее опущенная часть равнины отделена от остальной части узкой, вытянутой в широтном направлении возвышенностью Сибирских Увалов.

По слабо наклоненной  равнине медленно текут реки. Они  неглубоко врезаны и образуют обширные меандры и протоки с  неустойчивым руслом. Во время весенних половодий они широко разливаются.

Плоская поверхность северной половины территории, слабый дренаж, связанный  с неглубоким врезанием рек, избыточное увлажнение, обилие грунтовых вод, поступающих  с приподнятых окраин равнины, - все  это привело к формированию обширных болот. Западная Сибирь - самая заболоченная равнина мира. Заболоченность составляет 38%.

Внутриматериковое положение  Западной Сибири обусловило континентальность ее климата, особенно на юге равнины. Средняя январская температура изменяется от -25°С на севере до -18°С на юге. Среднеиюльская - от +2°С на побережье Карского моря до +22°С на крайнем юге. Во второй половине зимы на Западную Сибирь распространяется область повышенного давления. В это время устанавливается безветренная солнечная морозная погода. Снега выпадает немного (за исключением северо-востока), но так как в Западной Сибири практически не бывает оттепелей, он накапливается и образуется устойчивый снежный покров. На юге равнины его мощность составляет 30 см, на северо-востоке, перед горами Путорана, - 80 см. Летом на нагретую поверхность равнины устремляется арктический воздух, который встречается с нагретыми южными воздушными потоками. В результате их взаимодействия возникают циклоны и выпадают осадки.

В Западной Сибири отчетливо  выражена широтная зональность. Крайний  север на полуостровах Ямал, Тазовский  и Гыданский занят зоной тундр. Лесотундра спускается к югу почти до Сибирских Увалов. В ней представлено лиственничное и березовое криволесье. На юге лесотундры в лиственничных лесах появляются сосна и кедр. Вдоль рек далеко на север заходят леса, так как по речным долинам суше из-за лучшего дренажа, а с юга с речной водой поступает тепло. В зоне тундр и лесотундр находятся пастбища, где пасутся многотысячные стада северных оленей. Богатую добычу дает промысловая охота (шкурки песца) и рыболовство. Ведется добыча газа.

Шестьдесят процентов  территории Западной Сибири занято лесоболотной зоной. На междуречных пространствах  господствуют болота. Таежные леса растут преимущественно по склонам  речных долин и узким песчаным повышениям на междуречьях - гривам. В  западной предуральской части зоны преобладают сосновые леса. В северной и средней частях равнины господствуют елово-кедровые и лиственничные леса, в южной - тайга из ели, кедра, пихты, березы.

Западно-Сибирская равнина находится  в пределах эпигерцинской западно-сибирской плиты, фундамент которой сложен интенсивно дислоцированными и метаморфизованными палеозойскими отложениями, близкими по своему характеру аналогичным породам Урала, а на юге Казахского мелкосопочника. Формирование основных складчатых структур фундамента Западной Сибири, имеющих преимущественно меридиональное направление, относится к эпохе герцинского орогенеза. Они везде покрыты чехлом рыхлых морских и континентальных мезо-кайнозойских пород (глин, песчаников, мергелей и тому подобных) общей мощностью свыше 1000 м. (в западинах фундамента до 3000-4000 м). Самые молодые, антропогенные отложения на юге - аллювиальные и озерные, нередко прикрытые лёссами и лёссоподобными суглинками; на севере - ледниковые, морские и ледо-морские (мощность местами до 4070 м.).

Уральские горы являются аккреционной дугой, возникшей в результате столкновения двух континентов Лавразии и Сибирью. Аккреционный бассейн, возникшей в  результате столкновения и есть Западно  Сибирская низменность. Так как  вся это область, после столкновения стало внутриконтинентальной, тектонические процессы в дальнейшем перестали играть заметную роль. В результате в оставшемся внутреннем море начали возникать мощные осадочные отложения. Что в последствии привело к образованию огромных запасов углеводородов.

Месторождения Западной Сибири

ЗАПАДНО-СИБИРСКАЯ НЕФТЕГАЗОНОСНАЯ ПРОВИНЦИЯ — расположена в пределах Тюменской, Томской, Новосибирской и Омской области . Площадь 2,2 млн. км². Включает Приуральскую, Фроловскую, Каймысовскую, Пайдугинскую, Васюганскую, Среднеобскую, Надым-Пурскую, Пур-Тазовскую, Гыданскую и Ямальскую нефтегазоносные области. Наиболее значительные месторождения:Самотлорское, Мамонтовское, Фёдоровское, Варьеганское, Усть-Балыкское, Муравленковское (нефтяные); Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское,Заполярное, Медвежье, Харасавейское (газовые игазоконденсатные). Планомерные поиски нефти и газаначались в 1948. Первое месторождение газа (Берёзовское) открыто в 1953, нефти (Шаимское) — в 1960. К 1984 выявлено свыше 300 месторождений.  
Провинция расположена на территории Западно-Сибирской низменности. Нефтегазоносные области южной и центральной частей расположены в зоне тайги и большей частью заболочены. Половина перспективной на нефть и газ территории находится за Полярным кругом. Практически по всей территории Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции развиты многолетние мёрзлые горные породы. Основные пути сообщения — реки и Северный морской путь. Магистральные автомобильные дороги отсутствуют. Железные дороги представлены ветками Тюмень — Тобольск — Сургут — Нижневартовск, Ивдель — Обь, Тавда — Сотник, Сургут — Уренгой. Значительная часть грузоперевозок осуществляется круглогодично воздушным транспортом, в зимний период по зимникам — автомобилями, тракторами и вездеходами. Транспортировка нефти и газа осуществляется по системе магистральных трубопроводов большого диаметра. Международный газопровод Уренгой — Ужгород – Западная Европа. Центры добычи и разведки нефти и газа — Нижневартовск, Сургут, Урай, Надым, Уренгой, Тюмень и др.  
 
Тектонически провинция связана с Западно-Сибирской плитой. В осадочном чехле установлен ряд крупных сводов (Нижневартовский, Сургутский, Северный, Красноленинский, Каймысовский, Межовский, Среднеямальский и др.), мегавалов, прогибов и впадин, осложнённых выявленными более чем 1200 локальными поднятиями размерами от 2х3 до 30х50 км, с амплитудами от десятков до сотен метров.  
 
Продуктивные горизонты приурочены к отложениям юры, неокома (неокомский надъярус, подразделение нижнего отдела меловой системы) и сеномана (мел). В среднем течении реки Обь выявлены залежисухого газа (сеноман), газоконденсатные, газонефтяные и нефтяные залежи (неоком и юра). В Томской и Новосибирской области установлены залежи нефти в палеозойских отложениях. Продуктивные горизонты на глубине от 0,7 до 4 км. Залежи пластовые, сводовые, литологически ограниченные и массивные. Рабочие дебиты нефтяных и газовых скважин высокие. Нефти в основном средней плотности, малосернистые, малосмолистые с невысоким содержанием парафинов

Глава 2

Проблемы нефтяной и газовой сферы

Нефтедобывающие предприятия (НДП) характеризуются крайне высокой  аварийностью производственных систем и неблагоприятной экологической  ситуацией на своих лицензионных участках. Во многом такая ситуация связана с недоучетом действия факторов среды, в том числе фактора  рельефа. В технологическом цикле  добычи нефти существуют проблемы напрямую связанные с рельефом и проблемы, вызываемые им опосредованно через  другие компоненты среды. Ряд проблем  не связан с рельефом. Однако на современном  этапе развития геоморфология располагает  методами, позволяющими через изучение свойств рельефа получать данные о литосфере и прочих оболочках  Земли 

К сожалению, на существующих топографических картах, даже крупного масштаба, обычно не находят выражения  многие детали рельефа, представляющие сугубый интерес для геоморфолога. Так, на картах с изображением рельефа  изогипсами с сечением через 10 м  часто оказываются невыраженными  речные террасы, мелкие или даже более  значительные песчаные накопления, карстовые  второстепенные воронки, шахты и  колодцы, блюдца, западины, земляные пирамиды и пр. Картирующему геологу (или геоморфологу) это обстоятельство доставляет немало затруднений при полевой работе. Объясняется указанный дефект, главным образом, тем, что большинство топографов не получает ни геоморфологического, ни геологического образования и потому не способны понимать и оценивать большую или меньшую важность отдельных деталей рельефа.

Ежегодное количество аварий в системе транспорта промысловой  продукции в регионе исчисляется  десятками тысяч. Особое место здесь  занимают геодинамические процессы как фактор сресс-коррозионного и усталостно-коррозионного разрушения труб. При этом в действующих требованиях к проектированию, строительству и функционированию предприятий по добыче углеводородов учет геодинамического фактора аварийности не предусмотрен.

В большинстве рабочих  схем промыслового обустройства транспорт  продукции от устья добывающей скважины до дожимной насосной станции (ДНС), как  правило, осуществляется безнасосно. Поддерживается высокое устьевое давление, в результате создается дефицит депрессии на пласт и снижается нефтеотдача, растут затраты мощности на подъем нефти, увеличиваются нагрузки на скважинное  оборудование, выкидные линии и коллектор.

Кустовые площадки и привязанные  к ним шламовые амбары (выемки под  отходы бурения) проектируются и  создаются как искусственные  закрытые и устойчивые морфолитосистемы. Для линейных объектов имеют значение процессы, оказывающие динамические нагрузки, вызывающие потерю опоры на грунт, заносы участков открытой прокладки. При этом для потребителя такой информации первостепенное значение имеет характер неблагоприятного явления, его повторяемость и скорость развития, а не генетическая принадлежность с точки зрения геоморфологии.