Трансформация почв в скважинных зонах газоносных территорий

Почвы скважинных зон подвергаются воздействию буровых растворов, нефтепродуктов, поступающих при бурении, ремонте и эксплуатации скважин, сильных механических нарушений, а также газовых потоков. Как и в других районах добывающей промышленности, в скважинных зонах газовых месторождений и подземных газохранилищ широко развиты механические нарушения и химическое загрязнение почв.

Главными особенностями техногенных почв, почвоподобных тел, природных почв разрабатываемых газовых месторождений и подземных газохранилищ, отличающих их от аналогов в угледобывающих районах, являются:

• • поверхностное загрязнение почв, связанное с нефтепродуктами, нефтью бурового раствора и солевыми растворами;
• • повышенное содержание газообразных низкомолекулярных предельных углеводородов и битуминозных веществ миграционнорегионального генезиса.

Техногенные почвы и почвоподобные тела, природные почвы скважинных зон газопромыслов отличаются от аналогов в нефтедобывающих районах значительно меньшим поверхностным загрязнением нефтью, нефтепродуктами, солевыми растворами.

Почвенный покров скважинных зон характеризуется присутствием новых почвенных разностей и почвоподобных тел по сравнению с фоновыми территориями. Такими компонентами почвенного покрова прежде всего являются — хемо-техноземы, хемо-техно-почвы. Названные почвы доминируют по площади скважинных зон, природные почвы занимают подчиненное положение.

Для природных, техногенных почв и почвоподобных тел скважинных зон характерны механические трансформации, загрязение нефтью и нефтепродуктами, оказывающее существенное воздействие на их морфологические, физические и химические свойства (Димеденко и др., 1988'; Маркина, 1989²; Журавлев и др., 1999³; Можарова и др., 2000,2003). Отмечаются наиболее важные особенности, характерные для морфологических свойств техногенных почв.

• • Загрязнение почв остаточными нефтепродуктами происходит в поверхностных гумусовых, подгумусовых, техногенных горизонтах и слоях. Техногенные горизонты, как правило, загрязнены нефтью бурового раствора. Глубже подгумусовых горизонтов, в материнской и почвообразующей породе, загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами наблюдается очень редко.
• • В переотложенных гумусовых и подгумусовых горизонтах повсеместно отмечаются новообразования органо-минеральной при-^[1]

роды (для гумидных почв). Примазки достигают размеров 15 мм, количество их составляет 1 -10 на 1 дм².

В результате загрязнения нефтью и нефтепродуктами существенно меняются физические свойства почв, водно-воздушный режим почв.

• • Техногенные горизонты почв и почвоподобных тел скважинных зон отличаются неблагоприятными физическими свойствами (повышенная глыбистость, малое содержание агрономически ценных агрегатов, что выражается в низком коэффициенте структурности, в 2−3 раза меньшем, чем в фоновых почвах).
• • Вследствие образования на поверхности почвенных частиц нефтяной пленки увеличивается гидрофобность почв. Вследствие вытеснения воздуха нефтью изменяется воздушный режим. Резко уменьшается пористость и воздухосмкость по сравнению с фоновыми аналогами.

Углеводороды остаточных нефтепродуктов могут вносить существенный вклад в содержание и состав органического вещества, тем самым снижают устойчивость почв. Загрязнения нефтью, нефтепродуктами, солевыми растворами меняют химические свойства почв.

• • Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами может достигать 5−10 г/кг, а доля нефтепродуктов в составе органического вещества почв составляет 1−50%.
• • Отмечается возрастание содержания органического углерода.
• • Повышается отношения C/N.
• • Возрастает доля негидролизуемого остатка.

Результатом влияния солевых растворов на природные, техногенные почвы и почвонодобные тела, приуроченные к скважинным зонам и расположенные в зоне дерново-подзолистых почв, является;

• • засоление легкорастворимыми солями (до 1−2%);
• • щелочная реакция (до рН=8−9);
• • высокая насыщенность почв поглощенными основаниями (на 30−40% выше фоновых почв).

Как и в природных ненарушенных почвах вторичных ореолов рассеяния углеводородов, в почвах и техногенных грунтах скважинных зон фиксируется повышенное содержание газообразных предельных углеводородов, которые являются фактором последующего изменения функционирования почв.

Трансформации почвенног о покрова приводят к изменению его экологических функций. Через почвы осуществляется сток (поглощение и преобразование) автохтонного и аллохтонного метана, что предотвращает эмиссию метана в атмосферу.

Главным механизмом стока метана является окисление и сорбция метана почвами, функционирование биогеохимического и сорбционного барьеров.

Деградационные трансформации почвенного покрова, его загрязнение в районах подземных газохранилищ и газовых месторождений нарушают экологические функции почвенного покрова и могут служить причиной ускоренной эмиссии метана в атмосферу. Например, активность бактериального окисления и сорбции метана в 2−3 раза ниже в хемотехноземах битуминозных, чем в черноземах обыкновенных, а в техногенных засоленных почвах в 5−6 раз ниже, чем в природных. Активность бактериального окисления и сорбции метана увеличиваются от техногенных почв к ненарушенным природным почвам. Это обеспечивает более полный сток аллохтонного метана и предотвращает эмиссию его в атмосферу. При прочих равных условиях, эмиссия метана в атмосферу всегда в большей степени проявляется с поверхности техногенных почв по сравнению с природными почвами.

• [1] Димеденко А. Е. Демурджан В.М. Пути восстановления плодородия почв нефтезагрязненныхпочв черноземной зоны Украины. В кн. «Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем». М., 1988.: Маркина И. Г. Влияние буровых отходов нефтяных и газовых скважин на свойства почв иурожайность сельскохозяйственных культур. // Лвторсф. канд дисс., Краснодар, 1989' Журавлев А. Е., Влалыченский А. С. Можарова Н.В. Особенности углеводородного загрязненияпочв подземных хранилищ газа. // Вест. Моек ун-та. сер. 17, Почвоведение. JV"2, 1999, с. 27−31.