Введение

Период длительных переговоров между прикаспийскими государствами был завершен 12.08.2018 г. принятием Международной конвенции о правовом статусе Каспийского моря [2], ратифицированной Государственной думой Российской Федерации 19.09.2019 г. Конвенция определила статус Каспия, и в первую очередь правовой статус природных ресурсов морского дна. В содержании Конвенции Каспий разделен на сектора по принципу деления дна моря при коллективной собственности на воду. Деление произведено на основе «модифицированной срединной линии». Конвенция призвана разрешить споры о принадлежности ресурсов дна и обеспечить устойчивое развитие инфраструктуры и сохранение природных ресурсов Каспийского моря в условиях интенсивной нефтегазодобывающей деятельности (НГДД) на дне моря. Опасения по поводу экологического кризиса Каспия имеют основания, но остановить развитие региона и освоение природных богатств непродуктивно по многим позициям. В современных условиях первоочередной задачей является выработка стратегии развития, минимизирующей негативные последствия этого развития для экосистемы Каспийского моря, и предотвращения аварийных ситуаций.

В настоящей статье сделана попытка обозначить по отдельности те предосторожности в условиях современной НГДД, которые будут способствовать минимальной деградации природной среды Каспийского моря. Реальность – это отходы, загрязнение в условиях, сопутствующих природно-техногенным процессам. Одной из основных задач, которые следует решать в первую очередь, должна стать минимизация отходов хозяйственной деятельности в условиях НГДД. В сложных технических системах, подверженных риску отказов, требуется защита от ошибок производственного персонала и от опасных природных явлений, которые следует с определенной вероятностью ожидать в современных условиях в регионе Каспийского моря.

В большинстве теорий управления признана необходимость подхода к управлению территорий на принципах системного анализа [1]. Управлять НГДД в акватории Каспия в рамках существующей природно-биологической среды – значит балансировать между технологиями, экономической эффективностью производства, рисков НГДД в условиях неблагоприятных природных явлений и факторов: геотермальных, тектонических, наведенных в результате НГДД [3]. В связи с вышеобозначенным перечисленные факторы и природные риски должны быть оценены для выработки оптимальных технических и управленческих решений, минимизирующих последствия для окружающей среды, как предполагает конвенция «Повестка дня на XXI век» [4], в настоящее время наиболее актуальная программа реализации принципов развития человечества. Реализация данной программы в регионе позволит в долгосрочной перспективе решить многие проблемы и не создать новые, отсрочив их ради сиюминутной выгоды [5], преодолев последствия превышения производственной активности людей над мерами по сохранению среды существования.

Геотермальный режим дна Каспийского моря

Геотермальный режим дна Каспия определяется геологическими процессами донной части моря и должен рассматриваться в контексте с угрозой теплового воздействия скважин нефтегазодобычи на биоту в районах нефте- и газодобычи. На глубинах 1–4 км ниже дна моря в распределении тепловых полей можно отметить ряд общих закономерностей, свойственных каждому из уровней. Наибольшей пластовой температурой отличается Среднекаспийская область, к которой относятся равнинный Средний Каспий, Дагестан, Южная Калмыкия, Мангышлак. К этой области можно отнести и центральную часть Северного Устюрта. Умеренные температуры отмечены в районах Северного и Южного Каспия. Для них характерны значительные мощности осадочной толщи, со значениями 16–20 и более км. Меньшие температуры характерны для северо-западных и северо-восточных районов Каспия, включая южную часть Прикаспийской низменности, а также районы Кавказа и озера Кара-Богаз-Гол [6].

Повышение температуры и плотности теплового потока через земную кору может сигнализировать о глубинных процессах и повышенном риске строительства объектов на этих территориях. Дно Каспия в этом отношении достаточно разнообразно. Так, в акватории Каспия выделяется субмеридиональная полоса высоких, доходящих до 100 мВт/м², и даже экстремальных, до 160 мВт/м², значений теплового потока. В то же время в Апшеронском районе наблюдаются пониженные значения плотности фонового теплового потока в пределах 40 мВт/м². Последнее сочетается с высокими температурами дна, что не может быть следствием только толщины земной коры.

Необычный геотермальный режим дна Каспия во многом объясняется еще одним фактором – вулканическими проявлениями в Средне- и Южно-Каспийской впадине. Происхождение впадины связано с особенностями формирования Каспия и процессов складко- и разрывообразования, сопровождающихся появлением зон избыточного давления на осадки [6].

Для Каспия характерны наземные, подводные и островные грязевые вулканы. Как правило, они соответствуют крупным продольным и поперечным тектоническим нарушениям. Обычно они расположены в зонах антиклиниальных поднятий, таких как свод, крылья, периклинали, перекрывающих зоны грязевулканической брекчией. Извержения грязевых вулканов сопровождаются водяными и газовыми выбросами, иногда они воспламеняются и превращаются в факелы высотой до 500 м. Так, 28.03.1977 г. на острове Лось (Гарасу) горящие газы можно было наблюдать на удалении 70 км. Всего зафиксировано 26 случаев воспламенения углеводородосодержащих газов. Высота факела свыше 500 м отмечена во время извержения островных вулканов Гил в 1895 г., вулкана Гарасу дважды – в 1923 и в 1977 гг., вулкана Харе-Зиря в 1940 г. [7]. Извержение может продолжаться 4–5 дней, влияя на температурный режим дна. При проектировании объектов нефте- и газодобычи на шельфе Каспия подобные явления должны обязательно учитываться ввиду масштабности процессов и высоких рисков для объектов добычи и транспорта нефти.

Тектонические процессы дна Каспийского моря

Геодинамические процессы [8] создают геологические риски, которые необходимо принимать во внимание при промышленно-хозяйственном освоении прибрежных зон и дна Каспийского моря.

Следует различать высокочастотные, среднечастотные и низкочастотные геодинамические процессы [9]. Высокочастотные хорошо известны как землетрясения разной интенсивности, представляющие собой кратковременные разгрузки напряжений, накопленные в течение длительного времени при деформации земной коры. Они характеризуются катастрофическими последствиями, однако через небольшое в геологическом масштабе время эти последствия становятся малозаметными. Среднечастотные процессы представляют собой движения земной коры в течение длительного времени с масштабом в десятки и сотни лет. Эти движения поддаются инструментальным измерениям [9], являются причинами возникновения напряжений в земной коре и могут привести к развитию медленных и быстрых геодинамических процессов: землетрясений, извержений грязевых вулканов; к возникновению оползней; изменению гидрологического режима поверхностных источников и водоемов, дебита скважин; и другим, существенным для хозяйственной деятельности, явлениям. Процессы такого рода обычно сопровождаются образованием разломов и формированием трещиноватой структуры [10]. Учитывая историю возникновения Каспийского моря и колебания уровня моря, можно сделать вывод о происходящих в настоящее время в регионе глобальных геодинамических процессах, оказывающих влияние на природную среду Каспия, а после начала активной хозяйственной деятельности на шельфе – их неизбежном влиянии на промышленные объекты.

По сейсмической активности дно Каспийского моря можно разделить на две части – сейсмически пассивную северную часть, относящуюся к Скифско-Туранской и Восточно-Европейской платформам, и южную часть – в настоящее время сейсмически активную. Южная часть относится к альпийскому орогенно-складчатому поясу, в котором продолжаются геодинамические процессы (рис. 1). Четкой границы между этими зонами нет. Естественной границей является система тектонических швов, ограничивающих с юга Скифско-Туранскую платформу. Реальная картина более сложная, и сейсмический прогноз должен учитывать продолжающееся движение платформ, проявляющееся, в том числе, в движении границы сейсмической активности в северо-восточном направлении – в сторону строящихся объектов нефте- и газодобычи российского сектора Каспия (рис. 1, б).

Юридическим основанием для выбора комплекса мер обеспечения сейсмической устойчивости объектов являются карты сейсмического районирования. В настоящее время это действующие карты ОСР-2015В [11] (см. [1]). К сожалению, в новой версии карт учтено изменение сейсмической активности в районе Восточной Сибири, но в Каспийском регионе сохранены ранее действовавшие нормы. Согласно ОСР-2015В в северной части Каспия, примыкающей к платформе, выделяется зона высокой интенсивности землетрясений (7–9 баллов), в которой выделены следующие узлы: Восточно-Дагестанский (Махачкалинский), Северо-Апшеронский, Восточно-Апшеронский, Западно-Карабогазский и Красноводско-Челекенский. Южнее этой зоны выражены участки с чередованием областей высокой (7–9 баллов) и относительно низкой (5–6 баллов и менее) интенсивности землетрясений. Наименьшая интенсивность землетрясений приходится на центральный район Южно-Каспийской впадины [12].

а

б

Рис. 1. Тектонические землетрясения в зоне дна Каспийского моря:
а – эпицентры землетрясений Кавказа, примыкающие к морю;
б – прогноз миграции Турецко-Иранского тектонического разлома [12] со скоростью 5 км/год

Отмеченные зоны сейсмической активности по ОСР-2015В можно дополнить данными Ю. В. Ризниченко [13], представленными в виде карт максимальных возможных землетрясений (рис. 1, а) и сейсмической активности (рис. 1, б). Первые иллюстрируют распределение в пространстве областей с землетрясениями одинакового энергетического класса (или одинаковой магнитуды), вторые – удельную плотность распределения очагов землетрясений. Расчет максимально возможной интенсивности землетрясений также включает результаты анализа скоростей тектонических движений, полученных по геодезическим измерениям (рис. 1, б). Анализ имеющихся данных позволяет определить скорость миграции очагов землетрясений на уровне 5 км в год с направлением на северо-восток с осью, проходящей через Восточно-Дагестанский узел.

В связи с предстоящим строительством крупных объектов морской и наземной инфраструктуры, а также предполагаемыми отборами из недр углеводородов ПАО «Нефтяная компания «Лукойл», ОАО «Казахстанкаспийшельф» и другие начали финансировать исследования по проблемам техногенного воздействия на недра (международная программа «Прогноз и контроль геодинамической и геоэкологической обстановок в регионе Каспийского моря в связи с развитием нефтегазового комплекса (Геокаспий – Нефть)» [14]).

Учитывая потенциальную угрозу отмеченных геодинамических процессов, для обеспечения безопасного развития инфраструктуры нефтегазовой промышленности на Каспии требуется разработка мероприятий по инженерно-геологической защите и учету последствий природно-техногенных катастроф, среди которых важнейшими являются следующие:

– землетрясения согласно СП 14.13330.2018 [11];

– региональные нетектонические движения как одна из возможных причин колебаний уровня Каспийского моря [15, 16];

– техногенные процессы, приводящие к наведенной сейсмичности и активизации обвально-оползневых явлений [16].

Предлагаемая работа возможна только на уровне межгосударственного сотрудничества и может проводиться на основе уже реализуемых международных проектов, таких как «Геоэкокаспий – Нефть», «Каспий – Геодинамика», «Стратегия геоэкологического мониторинга при освоении месторождений нефти и газа в акваториях Каспийского, Черного и Азовского морей». Проекты могут быть дополнены соответствующими региональными программами, среди них наиболее близкая по тематике Каспийская экологическая программа [17]. Очевидно, важнейшее место в этих проектах должно быть уделено анализу рисков освоения Каспийского моря.

Сейсмическая активность, вызванная грязевыми вулканами

Землетрясения, спровоцированные извержениями грязевых вулканов, наблюдаются чаще всего вдоль субмеридиональных и северо-восточных разломов. Механизм возникновения сейсмической активности, вызванной вулканами, до конца не изучен. Эпицентры землетрясений могут быть и в осадочных породах, и в коре. Более того, землетрясения могут предшествовать извержениям грязевых вулканов и происходить уже после их извержения. Опасность вулканической деятельности вызывает беспокойство, особенно в свете выявленного Л. Э. Левиным и Н. В. Кондорской [18] возрастания сейсмической активности начиная с конца ХХ в. и миграции эпицентров землетрясений на север. Выводы подтверждаются картами распределения магнитуд М_max для Северо-Западного Кавказа. При этом выделяются зоны пересечения разломов разной ориентировки (рис. 2, а).

Авторами [18] была выполнена дифференциация разломов по прогнозируемым магнитудам землетрясений, согласно которой магнитуды снижаются с юга на север от 7,0 до 3,5 баллов (рис. 1, 2). Таким образом, опыт оценки сейсмичности на территории Среднего Каспия и Предкавказья свидетельствует, что развитие нефтегазовой индустрии (буровые платформы, нефтепроводы, нефтехимические заводы и т. д.) в Каспийском регионе нуждается в опережающем изучении природы сейсмичности с высокоточным прогнозом положения сейсмоопасных узлов и зон (рис. 3).

а

б

Рис. 2. Тектонические землетрясения Среднего и Южного регионов Каспия
и сопредельных территорий за период 1931–1994 гг.: а – тектонические разломы на дне Каспия
и сопредельных территориях Северного Кавказа; б – сейсмичность дна Каспия и сопредельной
территории: эллипсами изображены очаги всех известных землетрясений с магнитудой М = 6,8 и выше, сгруппированных (нормированных) по интервалам 0,5 ± 0,2 единицы магнитуды (т. е. 7,0 ± 0,2; 7,5 ± 0,2; 8,0 ± 0,2; 8,5 ± 0,2), в реальной ориентации и протяженности таких очагов; условными окружностями

проиллюстрированы эпицентры землетрясений с магнитудой М от 6,5 ± 0,2 до 4,5 ± 0,2: 1 – очаги землетрясений разных энергетических классов и магнитуд; 2 – оси сейсмоактивных структур;
3, 4 – направление перемещения Иранской плиты и литосферы Южного и Северного Каспия

Рис. 3. Тектонический и геологический каркас Каспийского региона:
1 – региональные и субрегиональные разломные структуры, влияющие на формирование
биосферных зон; 2 – то же, предполагаемые; 3 – крупнейшие тектонические узлы,
влияющие на природные и техногенные процессы

Логично предположить, что интенсивная разработка месторождений нефти или газа на шельфе Каспийского моря может спровоцировать катастрофические геодинамические явления. Сопровождающее отбор нефти и газа падение пластовых давлений может нарушить сложившееся неустойчивое равновесие. В мировой практике такие явления хорошо известны. Так, в таблице приведены данные по инициированию сейсмических процессов разработкой месторождений нефти и газа [19].

Наведенные события на разрабатываемых месторождениях углеводородного сырья

Окончание табл.

В связи с отсутствием обобщенной информации по геодинамике Каспия и соответствующих нормативных документов при разработке проектов нефтегазодобывающих комплексов, скважин и коммуникаций не учитывалось современное геодинамическое состояние недр. К сожалению, землетрясения и другие проявления уже приводили к возникновению аварийных ситуаций с повреждением эксплуатационных скважин.

Землетрясения (даже в сейсмически безопасных районах) происходят обычно после падения пластового давления и идут с задержкой на 15–20 лет после начала эксплуатации месторождений [13]. В качестве примера можно привести Газлийские землетрясения в 1976 и 1984 гг. (начало эксплуатации месторождения – в 1962 г.), Кумдагское землетрясение 1983 г. (спустя 20 лет после начала разработки нефтяного месторождения), Нефтегорское землетрясение в 1995 г. (через 30 лет после начала разработки Первомайского нефтяного месторождения).

К основным видам повреждений технических систем при воздействии природно-техногенных геодинамических событий можно отнести деформации и разрушения наземных сооружений и объектов, нарушение герметичности и отрыв колонн скважин за их деформации в зонах разломов, сдвиги массивов горных пород, сильную деформацию коллекторов с нарушением целостности кровли пласта. Даже незначительные деформации соляного купола со временем могут стимулировать процесс трещинообразования. Деформациям и разгерметизации подвергаются газо- и нефтегазотрубопроводы, емкости с отходами и продуктами переработки и т. д.

Деформационные процессы уже наблюдаются в регионе. Современные движения разломов в пределах Тенгизского нефтяного месторождения [20] в вертикальном направлении достигают 5 см/год, что выявлено в результате инструментальных замеров. В Терско-Каспийской нефтегазоносной провинции наблюдаются и вертикальные и горизонтальные смещения со скоростью до 6–7 см/год. При этом напряжения в зонах разломов достигают 10–20 МПа, эти данные уже сейчас должны учитываться при проектировании объектов нефтегазодобычи и транспортировки сырья [21].

Техногенные воздействия на геодинамические процессы накладываются на естественные природные сдвиги, взаимно влияя и иногда усиливая их. Активизация тектонической активности в Каспийском регионе наблюдается с различной периодичностью: 22, 11 и 2–3 года. Кроме того, существует 60-летний цикл, сопровождавшийся высокой сейсмоактивностью в конце 20–30-х гг. прошлого века. Повторившееся здесь в конце 80-х гг. (к этому району относится Спитакское землетрясение, декабрь 1988 г.) определяет 60-летний цикл сейсмической активности в данном регионе [22].

Изменения в земной коре оказывают значительное влияние на режим осадочного чехла дна Каспийского моря. В регионе наблюдается зависимость уровня воды от направленности современных геодинамических процессов. Рост дебитов скважин совпадает с пиками тектонической активности, сопровождающейся горизонтальным сжатием земной коры, и дебиты заметно падают в периоды стабилизации тектонической активности дна Каспийского моря. Сейсмическая активность аналогично связана с извержениями грязевых вулканов и оползнями на свалах глубин.

Цунами в Каспийском море наблюдается достаточного редко. Однако С. Ф. Доценко с соавторами [23] сообщает о 12 каспийских цунами в период с 1743 по 1989 гг. Во время землетрясений 6,7–6,8 баллов высота волн в Каспии составляет 1–2 м. Наиболее опасными в отношении цунами являются районы Апшеронского побережья, Красноводска и Челекена.

Другое явление, создающее риск для объектов, размещаемых в акватории Каспия, это неустойчивость отложений дна Каспия, приводящая к обвалам и оползням. Учитывая продолжающееся движение в зонах разломов и складчатость склонов котловин на дне, проблема актуальна в основном для центральной части Каспия. Эти процессы рассматривались в трудах Л. И. Лебедева, Л. С. Кулаковой, В. А. Горчилина, Е. Г. Маева [24–26]. Также результаты исследоваий тектонических движений приведены в работах Д. А. Лилиенберга [27] и других исследователей (см. рис. 1, б) [28]. Значительные колебания уровня моря исследователи связывают как совместное влияние климатических и рассматриваемых нами геодинамических процессов [29–31]. Планируемые значительные объемы отбора нефти и газа неизбежно приведут к усилению неустойчивости вследствие падения пластового давления, а неравномерный отбор из разных точек природных коллекторов – к интенсификации подвижек морского дна. Поэтому планы добычи углеводородов необходимо связать не только с извлечением их запасов, но и с потенциальными локальными сдвигами морского дна.

Разломно-блоковый каркас Каспийской впадины также подвержен воздействию, обусловленному внедрением подземных вод суши. Как правило, это происходит в тектонических узлах, отличающихся повышенной тектонической и сейсмической активностью (рис. 3). Применяемые в нефтедобыче закачки воды для поддержания пластового давления усилят процессы подвижек морского дна.

Грязевулканические землетрясения Южного Каспия

Для понимания рисков, вызванных извержением грязевых вулканов, необходимо четко знать причины их возникновения и механизм извержения грязевого вулкана. Одной из характеристик особенностей тектоники дна Каспийского моря в области Среднего и Южного Каспия является широкое развитие в их пределах грязевого вулканизма, который свойствен целому ряду районов земного шара. По определению Л. И. Лебедева и других исследователей [6, 32], грязевой вулкан – это геологическое образование в осадочном отложении над каналом, по которому из земли извергаются газы, вода, обломки горных пород и т. д. более древних, чем осадочные, отложений. Каспий является уникальным районом, где сосредоточена основная часть известных грязевых вулканов. Общее число грязевых вулканов на дне Каспия превышает 300 [1].

Из числа проблем, которые может создавать грязевой вулкан, можно выделить несколько неочевидных. При извержении грязевых вулканов происходит выделение углеводородных газов, способных привести к их возгоранию на поверхности. Особую опасность могут представлять гидраты, образующиеся при низких температурах, аккумулирующих выделяющиеся газы, и масштабное выделение этих газов при повышении температуры.

Другим фактором, который в настоящее время недостаточно изучен, является вынос глубинной теплоты и разогрев осадочных пород. Повышение температуры приводит к изменению механических характеристик породы, в первую очередь к повышенной пластичности пород, являясь дополнительным источником аномально высоких пластовых давлений.

Рисунок 2, а иллюстрирует на дне Каспия протяженные зоны грязевулканической деятельности, имеющие значительные размеры. Грязевые вулканы отражаются в рельефе конусовидными формами. Грязевулканическая деятельность вносит свой вклад в уровень геодинамического риска и, по данным Б. М. Панахи [33], сопровождается активной сейсмической деятельностью. Интенсивность грязевулканических землетрясений, сопровождающих извержения, не превышает VI баллов по шкале MSK-64, но может инициировать другие явления, такие как оползни. Количество землетрясений достаточно велико: в Апшероно-Прибалханской зоне – 317 толчков; в области Бакинского архипелага – 65 толчков; в области западной Туркмении – 54 сейсмических события. По данным автора [34], повторяемость грязевулканических землетрясений на дне Каспия для периода 100 лет и средних грунтов составляет I–VII баллов; для периода 1 000 лет – VII–VIII баллов; для периода 10 000 лет прогнозная оценка магнитуд максимальных грязевулканических землетрясений составляет VIII ± I балл. В качестве иллюстрации повторяемости грязевулканических землетрясений можно привести землетрясения на банке Кумани Бакинского архипелага, которые происходили в 1861, 1927 (дважды), 1928, 1939, 1950 и 1959 гг. [35, 36]. Установлено, что грязевые вулканы активизируются при тектонических движениях и мигрируют вслед перемещению сейсмотектонической активности. Как отмечалось ранее, первая волна сейсмической активности распространяется с юга на север, со стороны Большого Кавказа, со скоростью от 2 до 7 км/год (см. рис. 1, б). Вторая волна – от Центрального Кавказа в двух направлениях – восточном и западном, в сторону Каспийской и Черноморской впадины соответственно. Скорость распространения второй волны по дну Каспийского моря составляет 22–27 км/год. Характерно, что смена противоположных тектонических режимов совпадает по времени с изменением уровня воды Каспийского моря [30, 31].

Характеристика районов нефтегазодобычи на дне Каспийского моря

В российском секторе Каспия в 1999 г. на месторождении Хвалынское началось поисковое бурение, результатом которого стало открытие и дальнейшее освоение нефтегазоконденсатного месторождения с геологическими ресурсами 250–300 млн т УТ [37, 38]. Севернее, на поднятии Широтное, начато освоение нефтегазоконденсатного месторождения им. Ю. Корчагина с геологическими запасами 180 млн т УТ. Кроме того, открыты и начинают осваиваться залежи на поднятиях «170 км», Ракушечное и Сарматское. Ресурсы последних оцениваются в суммарном объеме около 6,7 млрд т УТ [39].

В казахстанском секторе Каспийского моря действует консорциум «Казахстанская международная шельфовая операционная компания», который организует добычу углеводородов в районах Восточного и Западного Кашагана. К освоению привлечены такие компании, как AGIP¸ EXXON MOBL, SHELL, TOTAL FINA ELF, BP AMOCO и др. На Восточном Кашагане суммарные геологические запасы месторождения составляют 1,4–2,5 млрд т нефтяного эквивалента, на Западном Кашагане геологические запасы месторождения находятся в пределах от 0,8 до 1,5 млрд т нефтяного эквивалента [40].

В туркменском секторе Каспия, по данным энергетического управления США, запасы углеводородов составляют 16,3 – 18,4 млрд т нефтяного эквивалента.

В азербайджанском секторе Каспия запасы месторождения Азери-Чираг оценены в 730 млн т нефтяного эквивалента [41, 42], на площадях Дан-Улдузу и Ашрафи предполагались запасы, содержащие до 140 млн т нефтяного эквивалента извлекаемых углеводородов [43], на поднятии Шахдениз открыто достаточно крупное газоконденсатное месторождение [44]. Согласно прогнозам рисков освоения шельфа Каспия вызывают опасение полученные в азербайджанском секторе новые данные о большом числе неизвестных ранее грязевых вулканов и газовых выбросов в области перспективного освоения морского дна.

Анализируя имеющиеся данные о перспективных и разведанных месторождениях, можно выделить характерный набор рисков, в условиях которых проводится в настоящее время разведка и планируется освоение запасов углеводородов на дне глубоководных частей Каспия:

– работа глубоководных буровых платформ, рассчитанных на эксплуатацию на глубинах моря от 200 до 1 000–1 100 м;

– нарастающая сложность освоения месторождений;

– высокая вероятность газовых прорывов;

– высокая подвижность осадков в придонном слое;

– снижение вероятности открытия новых нефтяных и повышение вероятности открытия газовых и конденсатных залежей, более сложных в освоении и с более высокими рисками аварийных ситуаций.

Риск сероводородного загрязнения Каспийского моря

Присутствие сероводорода в разведанных месторождениях дна Каспийского моря резко усложняет работы и увеличивает риски освоения месторождений нефти и газа. Присутствие сероводорода, являющегося отравляющим веществом нервно-паралитического действия, предполагает использование специальных технологий и оборудования, усиление мер безопасности на всех этапах работ. Своевременное обнаружение сероводорода в пластовом флюиде становится первостепенной задачей. Риски возрастают при наличии аномально высоких пластовых давлений, характерных для месторождений Каспия.

В настоящее время мировое освоение месторождений нефти и газа с сероводородом в море весьма ограничено. В частности, Служба управления минеральными ресурсами США устанавливает жесткий регламент работ и определяет следующие предлагаемые меры безопасности:

– классификация участка работ с позиции содержания сероводорода в пластовом флюиде;

– если месторождение относится к числу содержащих сероводород либо отсутствует информация о содержании сероводорода, разрабатывается план на случай возникновения сероводородной опасности.

На шельфе и прибрежных территориях Каспия осваиваются такие месторождения, как Астраханское, Тенгиз, Королевское и Кашаган, с высоким содержанием сероводорода. Зона перечисленных месторождений охватывает практически всю акваторию Северного Каспия. Сероводород присутствует также вдоль побережья Дагестана и Азербайджана. На востоке Каспия сероводород обнаружен в районе Кара-Богаз-Гола. Многочисленные проявления сероводорода зарегистрированы в центральной части Каспия, в районе центральной части Кавказа, Апшеронского порога, на полуострове Челекен. На этой линии проявления сероводорода присутствуют в выбросах грязевых вулканов и сернистых источников, сероводород обнаружен в добываемой нефти [45]. От одного только месторождения Тенгиз с 1993 г. выбросы в атмосферу составили 136,37 тыс. т оксида серы.

На основе имеющихся данных о последствиях аварии на скважинах № 37 (Тенгиз) и № 2 (Прорва) [46] можно сделать вывод, что наиболее опасным событием для объектов нефтегазового комплекса и прилегающих территорий Каспия является неконтролируемый выброс на месторождении Кашаган. В условиях газонефтеводопроявления дебит нефти при имеющемся пластовом давлении может составлять от 1 000 до 10 000 т/сут. Последствия выброса осложнятся выделением большого количества сероводорода Н₂S и меркаптанов. Для определения степени риска при открытом фонтанировании скважины на месторождении Кашаган было смоделировано загрязнение воздушного бассейна для близкого по составу попутного нефтяного газа Тенгизского месторождения. Согласно расчетам А. А. Куранова, Е. В. Островской и др. [46–48], неконтролируемый выброс на месторождении Кашаган приведет к загрязнению воздушного бассейна на площади 400 км², охватывая всю зону Северного Каспия и юг Астраханской области.

Выводы

1. Каспийское море является перспективным районом добычи углеводородов, имеющим мировое значение. По данным геологоразведки, для Среднего и Северного Каспия характерны значительные запасы нефтяных углеводородов, для Южного Каспия – преимущественно газовые и газоконденсатные.

2. Принятая Конвенция о правовом статусе Каспийского моря (от 12.08.2019 г.) [2] определила деятельность сторон и их ответственность за загрязнение в условиях нефтегазодобычи и за ущерб, причиненный экологической системе Каспийского моря.

3. Конвенция [2] разрешает освоение Каспийского моря при условии соответствия проектов экологическим требованиям и стандартам, закрепленным в международных договорах, согласно которым нефтегазодобыча и связанные с ней риски должны осуществляться на основе анализа и объективной оценки последствий, применения наилучших технологий в целях обеспечения безопасности и сохранения экологических систем Каспия.

1. Панасенко Н. Н., Синельщиков А. В., Яковлев П. В. Техногенные риски строительства и эксплуатации нефтегазовых комплексов в акватории Каспийского моря // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. 2019. № 4. С. 46-59. DOI:https://doi.org/10.24143/2073-1574-2019-4-46-59.

2. Конвенция о правовом статусе Каспийского моря. URL: https://ria.ru/20191001/1559318075.html (дата обращения: 02.09.2019).

3. Панасенко Д. Н. Международно-правовой режим экосистемного управления природными ресурсами Каспийского моря: моногр. Астрахань: Изд. дом «Астрахан. ун-т», 2007. 363 с.

4. Повестка дня на XXI в. // Материалы Конф. ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 03-14 июня 1992 г.). Рио-де-Жанейро, 1993. 417 с. URL: https://www.un.org/ru/documents/decl_conv/declarations/riodecl.shtml (дата обращения: 02.09.2019).

5. Кутырев В. А. Культура и технология: борьба миров. М.: Прогресс-Традиция, 2001. 240 с.

6. Пейве А. В., Меннер В. В., Павлова Т. Г., Тимофеев П. П. Тепловой режим недр СССР. М.: Наука, 1970. 228 с.

7. Алиев А. А. Грязевые вулканы Каспийского моря // Геология и полез. ископ. Мирового океана. 2014. № 1. С. 33-44.

8. Мазуров Б. Т. Изучение геодинамических процессов на основе моделирования геодезических и гравитационных параметров: дис. ... д-ра техн. наук. Новосибирск, 2007. 254 с.

9. Костенко Н. П. Развитие складчатых и разрывных деформаций в орогенном рельефе. М.: Наука, 1972. 320 с.

10. Лукина Н. В., Караханян А. С., Скарятин В. Д. Линейные и кольцевые структуры Крымско-Кавказской области // Космическая информация в геологии. М.: Наука, 1983. С. 195-207.

11. СП 14.13330.2018 «Строительство в сейсмических районах». М.: Минстрой России, 2018. 125 с.

12. Лабазанов Р. Р. Оценка сейсмологической ситуации на территории Чеченской республики // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2013. № 5. С. 20-25.

13. Атлас карт сейсмической активности А, максимальных возможных землетрясений Кmax и сейсмической сотрясаемости Вj территории СССР для интенсивности i = 7, 8 и 9 баллов c пояснительной запиской / под ред. Ю. В. Ризниченко. М.: Наука, ТГУЦР, 1979. 20 с.

14. Прогноз и контроль геодинамической и экологической обстановок в регионе Каспийского моря в связи с развитием нефтегазового комплекса: материалы Междунар. науч.-организац. семинара по программе «Геокаспий - Нефть» / под ред. Д. Л. Федорова, Л. Н. Солодилова, С. В. Клубова. М.: Научный мир, 2000. 200 с.

15. Сейсмические опасности: тематический том / под ред. Г. А. Соболева. М.: Крук, 2000. 296 с.

16. Ермолаев О. П., Усманов Б. М., Чижикова Н. А. Оценка антропогенного воздействия на бассейновые геосистемы в регионе интенсивной нефтедобычи // Учен. записки Казан. ун-та. 2014. Т. 156. № 4. С. 70-87.

17. Каспийская экологическая программа // Каспийская энциклопедия / сост. И. С. Зонн. М.: Международные отношения, 2004. С. 209-210.

18. Кондорская Н. В., Тушко Т. А. Блоково-слоистая модель земной коры и определение землетрясений Каспийского моря // Физика Земли. 1993. № 7. С. 17-23.

19. Сидоров В. А., Беспятов Б. И., Конценебин Ю. П. Комплекс геофизических методов поиска локальных структур в Нижнем Поволжье. Саратов: Изд-во НВНИИГГ, 1970. 171 с.

20. Панахи Б. М., Каспаров В. А. Вопросы сейсмического режима территории Каспийского моря // Изв. Акад. наук Азерб. ССР. Сер.: Науки о Земле. 1988. № 1. С. 91-98.

21. Levin L. E., Kondorskaya N. V. Heat flow, plate tectonics and seismicity in the Central part of the Mediterranean belt, Abs IASPEI 1997. General Ass / of the Earth's Interior, Thessaloniki, Greece, 1997. Р. 92.

22. Кузьменко В. Г., Панасенко Д. Н. Организационно-правовая проблема радиационной опасности ПЯВ в Каспийском регионе // Астраполис. 2003. № 4-5. С. 181-186.

23. Доценко С. Ф., Кузин И. П., Левин Б. В., Соловьев О. Н. Цунами в Каспийском море: сейсмические источники и особенности распространения // Океанология. 2000. Т. 40. № 4. С. 509-518.

24. Горчилин В. А., Лебедев Л. И., Скоробогатько А. Н. Особенности строения верхней части осадочной толщи Среднего Каспия: структура и нефтегазоносность впадины внутренних морей. М.: Наука, 1987. С. 9-31.

25. Кулакова Л. С., Лебедев Л. И. Каспийское море: геология и нефтегазоносность. М.: Наука, 1987. 295 с.

26. Маев Е. Г. Экзогенная складчатость в четвертичных отложениях континентального склона Каспийского моря // Докл. Акад. наук. Сер.: Геология. 1999. Т. 365. № 5. С. 671-673.

27. Лилиенберг Д. А. Новые подходы к оценке современной эндодинамики Каспийского региона и вопросы ее мониторинга // Изв. Рос. Акад. наук. Сер. географ. 1994. № 2. С. 16-36.

28. Касьянова Н. А. Влияние современных геодинамических процессов на уровненный режим Каспийского моря // Бюл. Москов. о-ва испытателей. Отд. геолог. 2001. Т. 76. Вып. 6. С. 3-14.

29. Зубаков В. А. Глобальные климатические события плейстоцена. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 286 с.

30. Иванова Т. П., Трифонов В. Г. Сейсмотектоника и современное колебание уровня Каспийского моря // Геотектоника. 2002. № 2. С. 27-42.

31. Лилиенберг Д. А. Тенденции современной эндодинамики Каспия и изменения уровня моря // Докл. Акад. наук. 1993. Т. 331. № 6. С. 745-750.

32. Лебедев Л. И., Алексина И. А., Кулакова Л. С. и др. Каспийское море: геология и нефтегазоносность. М.: Наука, 1987. 320 с.

33. Панахи Б. М. Сейсмичность областей развития грязевых вулканов (Азербайджана и региона Каспия): автореф. дис. д-ра геолого-минерал. наук. М.: Изд-во Ин-та физики Земли им. О. Ю. Шмидта, 1998. 38 с.

34. Панахи Б. М., Рахманов Р. Р. Грязевулканические землетрясения. Вулканология и сейсмология. М.: Наука, 1993. № 2. С. 98-103.

35. Якубов А. А., Али-Заде А. А., Рахманов Р. Р. и др. Каталог зафиксированных извержений грязевых вулканов Азербайджана за период 1810-1874 гг. Баку: Изд-во АН Азерб. ССР, 1924. 33 с.

36. Международная тектоническая карта Каспийского моря и его обрамления / под ред. Е. В. Хаина, В. И. Богданова. М.: Научный мир, 2003. 120 с.

37. Маганов Р., Новиков А., Челоянц Д. Опровергая стереотипы // Нефть России. 2002. № 10-11. С. 104-110.

38. Новиков А. А. Геологический источник оптимизма: перспективы нефтегазоносности Российского Каспия // Нефтегаз. вертикаль. 2002. № 3. С. 80-82.

39. Giumov I. F., Malovtsky Y. P., Senin B. V. New Viewson Geology and Hydrocarbon Potecial of the Central and North Caspian Oil and Gas Summin; Developing and Finaning Major Projeets Conference Documentatian The Energy Exchange, London, 2001, D1. P. 1-3.

40. Даукеев С., Куандыков Б. Практика геологоразведки и добычи нефти и газа в условиях экологически чувствительного Северо-Каспийского региона // VNIGRI/AAPG Regional Internat. Conf.: Exploration and Production Operation in Difficult and Sensitive Areas. СПб., 2001. С. 05-1.

41. Федоров Д. Л., Левин Л. Э. Оценка потенциальных ресурсов нефти и газа Южно-Каспийского бассейна // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. 1999. № 8. С. 2-6.

42. OGJ Newsletter // Oil and Gas Journal. 1998. Vol. 96. N. 27. P. 24-25.

43. Конопляник А., Ложбанидзе А. Каспийская нефть на Евразийском перекрестке: предварительный анализ экономических перспектив. М.: ИГиРГИ, 1998. 140 с.

44. Геологическое изучение недр и недропользование // Экспресс-информ. М-ва природ. ресурсов Рос. Федерации. 1999. № 10. С. 25-26.

45. Глумов И. Ф., Маловицкий Я. П., Новиков А. А. и др. Региональная геология и нефтегазоносность Каспийского моря. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. 342 с.

46. Диаров М. Д. и др. Экология и нефтегазовый комплекс: в 5 т. Алматы: М-во образования и науки Респ. Казахстан; АУНиГ им. Сафи Утебаева; Науч. центр регион. эколог. проблем, 2003. Т. 1. Тенгиз и Кашаган. 443 с.

47. Дризо Е. А., Диаров М. Д., Большов А. А. и др. Загрязнения нефтью акватории Северо-Восточного Каспия и его возможные последствия // Проблемы экологии Западного Казахстана и утилизация отходов: тезисы докладов Регион. науч.-техн. конф. (Атырау, февраль 1996 г.). Атырау: Изд-во АУНиГ, 1996. 217 с.

48. Панасенко Д. Н. Международно-правовая интеграция прикаспийских государств на основе Тегеранской конвенции для преодоления браконьерства осетровых // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та, 2006. № 5 (34). С. 263-272.