Журавель Н.Е., Клочко Т.А. Северо-Восточный научный центр «Интеллект-Сервис», Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», г. Харьков, Украина, e-mail: klochko.ta@gmail.com
Mapping the contamination within a territory of oil and gas field
Проведен анализ проблем техногенеза территории в зоне влияния объектов нефтегазодобывающих предприятий. Средствами ArcGIS созданы электронные карты территории.
Многие нефтегазовые месторождения на территории Украины имеют многолетнюю историю освоения. Использование в прошлом устаревших технологий и ориентация на краткосрочное планирование при крупномасштабной добыче нефти привели к существенным негативным последствиям для окружающей среды. На территории месторождений пробурены десятки глубоких скважин, создан комплекс транспорта и подготовки продукции скважин.
При этом на протяжении десятков лет оказывалось значительное воздействие на подземные и поверхностные воды, почвы, растительный и животный мир.
Высокая степень преобразования природных экосистем и зональная дифференциация техногенного влияния исследована нами на одном из нефтегазовых месторождений. По результатам почвенной съемки территории месторождения установлено преобладание в почвенном покрове техноземов, сформированных на месте промплощадок буровых скважин, по трассам трубопроводов, на прискважинных площадках, вблизи факельных амбаров и других промысловых объектов. Почвы нарушены механически, загрязнены нефтепродуктами и пластовыми водами на значительных площадях. Одной из важных причин изменения естественных почв являются утечки пластовых вод из аварийных выкидных линий и водоводов. В водах первого от поверхности водоносного горизонта на территории месторождения фиксируется загрязнение нефтепродуктами и некоторое повышение минерализации за счет утечек продукции скважин и фильтрации ее через почвы. Растительный покров в центральной части месторождения значительно изрежен и угнетен.
Полученные в процессе проведенных исследований результаты стали основой при построении карты источников техногенного загрязнения. Электронная карта создана в среде ArcGIS и содержит следующие слои (рис. 1):
- скважины (по типам) – нефтяные, газовые, системы поддержания пластового давления (водозаборные и нагнетательные), прочие (наблюдательные, ликвидированные и др.);
- внутрипромысловые трубопроводы – газопроводы, нефтепроводы, продуктопроводы и водопроводы;
- площадки промысловых сооружений;
- межпромысловые трубопроводы;
- грунтовые и полевые дороги (для контроля привязки космоснимков и выделения контуров сельскохозяйственных земель);
- границы горного отвода месторождения;
- ландшафты;
- точки наземных наблюдений и т.д.
Рис. 1. Фрагмент карты месторождения с информацией по инфраструктуре и наиболее загрязненным участкам.
Техногенное засоление почв всегда связано с наличием технологического объекта. Следовательно, зону поиска участков загрязнения для последующего их изучения можно существенно сократить, имея точную карту объектов – потенциальных загрязнителей почв. Поскольку на месторождении существует большое количество технологических объектов и установок, которые по-разному влияют на состояние почв, выделение буферной зоны вокруг них существенно сокращает зону поиска участков засоления и позволяет отсечь очень похожие по структуре участки рекультивированных почв после буровых установок. Зона анализа определяется буферной зоной промобъектов, сгенерированной в приложении ArcMap в виде шейп-файла, который был наложен на космический снимок. Целью наложения векторной карты промобъектов и скважин является маскирование мест техногенно-измененных почв, которые не должны подвергаться выделению как засоленные. Выделенные области интереса сохраняются в файл и могут быть использованы при анализе следующего по времени космического снимка. Формы вывода данных об участках засоления представлены на рис. 2.
Рис. 2. Формы вывода данных об участках засоления почв.
ПО ArcGIS является универсальной платформой для отображения и сопоставления разнородной информации: данных химических анализов, полевых наблюдений, результатов дешифрирования космических снимков и т.д. На данном этапе исследований для выявления закономерностей распределения загрязнения произведено моделирование накопления макро- и микроэлементов в техноземах буровых площадок. Факторные и кластерные модели распределения химических элементов показали дифференциацию территории, а инструментарий ГИС позволил наглядно представить информацию с ее точной привязкой к местности (рис. 3). Задаваемый размер и цвет символов (окружностей) позволяет наглядно показать интенсивность и направленность проявления фактора загрязнения рекультивированных площадок различными типами буровых растворов, применявшихся в разные исторические периоды. Такой подход позволил решить задачу разделения вклада в загрязнение различных недропользователей в пространственном и временном отношении.
Рис. 3. Фрагмент карты распределения значений факторов загрязнения почв на территории месторождения.
Мониторинг проводится с использованием данных дистанционных наблюдений с космических спутников и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Новые разработки в конструкции БПЛА, цифровых систем управления радиосвязи, видео и фотосъемки, ведущиеся в Харьковском Национальном аэрокосмическом университете им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», позволяют говорить о перспективности и актуальности применения нового звена в системе экологического мониторинга. К достоинствам БПЛА следует отнести повышение оперативности, снижение стоимости работ, возможность работы в труднодоступных местах и в сложных метеоусловиях.
Выводы
Для территории деятельности нефтегазодобывающего предприятия разработана система мониторинга почв, воды, биоразнообразия, обеспечивающая постоянное наблюдение за наиболее динамичными показателями состояния природно-техногенной среды. В данной статье в качестве одного из примеров подобных исследований показаны аспекты исследования почвенного покрова. Функциональность программного обеспечения ArcGIS позволяет обрабатывать, анализировать и наглядно отображать большое количество картографических материалов, интегрировать их с данными химического анализа проб, проводить районирование территории по заданным признакам. Созданная карта отображает разные по знаку направленности процессов в градуированных символах с добавлением цветовой заливки, что расширяет стандартную функциональность ArcMap. Было бы неплохо добавить в состав приложения встроенный шаблон, позволяющий быстро визуализировать такие данные.
