(+7 495) 763-08-96  |  8 800 100-7631 info@geo-engine.ru

Газогеохимические исследования в решении геологических и инженерно-экологических задач

Краткий обзор сфер применения газогеохимии


Геологическая группа задач:

  • Оценка перспективности участков геологической среды в нефтегазовом отношении;
  • Оценка перспективности участков недр в отношении наличия полезных ископаемых (неуглеводородных);
  • Научные изыскания, направленные на оценку газогенерирующих свойств различных геологических структур и процессов;

Инженерно-экологическая группа задач:

  • Выявление утечек нефтепродуктов из хранилищ, продуктопроводов, заправочных станций;
  • Поиск и локализация захороненных отходов;
  • Оценка газогенерирующих свойств грунтового массива;
  • Картографирование линз и потоков нефтепродуктов в геологической среде;
  • Выявление источников газогенерации и причин скопления газов в подвальных помещениях зданий и сооружений;
  • Оценка параметров геохимических барьеров.
Краткие характеристики метода газогеохимической (газовой) съемки

Газ (газообразное состояние вещества) является хорошим и надежным индикатором многих процессов происходящих в геологической среде, гидросфере, атмосфере и биосфере. Внедрение методов газогеохимического исследования нашло отражение во многих отраслях науки и техники.

Разработка и внедрение инновационных газоанализаторов в последнее время привело к существенному удешевлению и повышению производительности методов газовой съемки.

Следует отметить возросшее количество публикаций, обосновывающих новые методы, сферы применения, опытно-конструкторские решения газогеохимии.

Исходя из поставленных исследовательских задач, можно выработать оптимальную стратегию проведения газогеохимического обследования. В первую очередь следует определиться с геохимическими характеристиками изучаемого процесса. Так, в геологии (особенно разделах посвященных изучению неотектонических характеристик), наиболее информативными газовыми компонентами грунтового массива являются гелий (He), водород (H2), радон (Rn), ртуть (Hg) газы углеводородной природыи некоторые другие газы. В рамках проведения инженерно-экологических изысканий обычно контролируются – метан (CH4), диоксид углерода (CO2), радон (Rn).

По видам газовых съемок различают: съемку приземной атмосферы и эмиссионную, шпуровую и скважинную с послойным отбором проб.

Для проведения оценки газогенерирующих свойств грунта целесообразно пользоваться мобильными буровыми установками, сконструированными для инженерно-экологических изысканий. Это позволяет значительно повысить производительность метода. В полевых условиях реальна производительность шпуровой съемки (глубина 0,5 м.) в 150-200 скважин в день (работа одной бригады с использованием портативного газоанализатора типа ECOPROBE 5/ DRAGER X-am 7000 и или аналога, ручного механического бензо-бура). Производительность до 250 метров опробования при бурении более глубоких скважин с послойным отбором проб (из расчета бурения десяти 25-метровых скважин современным буровым станком).



Краткое описание опыта компании ООО «Геоэкология Инжиниринг» в проведении газогеохимических исследований

a) Применение экспресс-газоанализатора ECOPROBE 5 с целью локализации линз и потоков нефтепродуктов в геологической среде крупной нефтебазы.

ECOPROBE 5 был применен на объекте для решения задачи локализации линз и потоков нефтепродуктов в геологической среде. Объект интересен в качестве мощного источника воздействия на литосферу за счет наличия утечек из систем хранения нефтепродуктов. Работы, направленные на локализацию источников загрязнения, проводились 2 недели, после чего происходила интерпретация результатов, построение карт.

Анализ полученных карт распределения газовых компонент позволяет судить о интенсивности и временных характеристиках загрязнения. Участок представляет собой узко локализованный поток нефтепродуктов, связанный с нарушением герметичности резервуара №3 (рис.1). Поток проходит узкой полосой и оконтурен на протяженности до 10-ти метров, далее поток круто меняет свое направление и, судя по совпадению составляющих газового состава, и геометрии имеет выход близ забора нефтебазы.

Характерной особенностью данного выявленного участка является долговременность воздействия на окружающую среду, это связано с тем что язык загрязнения неоднократно менял направление потока и можно обнаружить весь спектр газовых компонент от разложения нефтепродуктов.

По контурам «свежего» потока закономерно увеличивается содержание СО2, что говорит об аэробной обстановке и разложении застарелого загрязнения. В дополнении к этому, содержание кислорода закономерно убывает с увеличением содержания углекислого газа. Канал метана показывает значительные его концентрации до 2500 ppm, что однозначно указывает на биодеградацию нефтепродуктов в анаэробной среде.

Канал, фиксирующий содержание углеводородов, так же указывает на их повышенные содержания, что хорошо соотносится с предположением о том, что загрязнение носит в том числе и современный характер.

Содержание летучих органических компонент так же значительно превышает техногенный фон на исследуемом участке.

Из анализа, проведенного газогеохимическим обследованием, а так же натурными наблюдениями, можно сделать вывод о наличии долговременного источника воздействия на геологическую среду (зону аэрации и гидролитосферу), источник носит локальный характер, но продолжительность и интенсивность воздействия приводит к значительному загрязнению окружающей среды. Необходимо произвести герметизацию швов резервуара № 3 для исключения дальнейшего загрязнения геологической среды.



Картосхема гидроизогипс исследуемой территории
Рисунок 1 Картосхема миграции углеводородных газов на исследуемой территории.
Рисунок 2 Резервуар №3, точка газогеохимической съемки с повышенным содержанием анализируемых компонент

b) Применение Drager X-am 7000 с целью оценки газогенерирующих особенностей крупной системы хранения отходов (золошлакоотвал ТЭЦ).

Газогеохимические исследования на золошлакоотвале проводились с научной целью и целью оценки опасности золошлаков как газогенерирующих грунтов.

Примеры распределения некоторых газовых компонент показаны на рис. 3.

  • СО2 является одним из биогенных газов, занимающих лидирующие позиции в процессах газогенерации. По наличию СО2 можно судить о биологических характеристиках грунтов, а также о его физических характеристиках. Среднее содержание СО2 в проанализированных пробах составляет 12000 ppm, по сравнению со средним содержанием в почвенных образцах 5000-6000 ppm. По этому параметру можно судить о механическом составе грунтов- мехсостав тяжелый, образцы соответствуют водонасыщенным глинам. Концентрация углекислого газа
  • Распределение СО2 хорошо соотносится с распределением О2. В местах с повышенной концентрацией СО2 закономерно уменьшается количество О2. Наименьшее количество кислорода, зафиксированное на исследуемой территории составляет 12 %, а концентрация углекислого газа в месте отбора проб- 40000 ppm.
  • Метана в грунтах свалки не обнаружено.
  • Обнаружен слабый фон летучих органических соединений, их состав, а также участие в загрязнении среды системой гидрозолоудаления в данный момент устанавливается.
  • Установлено слабое загрязнение углеводородами нефти (исключая метан).
  • Воздействие золошлакоотвала на атмосферный воздух прилегающих территорий не значительно.
  • Грунты золошлакоотвала ТЭЦ могут быть свободно использованы в качестве компонентов в строительных материалов.
Пример применения Drager X-am 7000 на золошлакоотвале ТЭЦ
Рисунок 3 Пример применения Drager X-am 7000 на золошлакоотвале ТЭЦ.
Приведен пример пространственного распределения газовых компонент первой карты ЗШО-ТЭЦ. Сверху вниз- СО2 ppm, Летучие органически соединения ppm, кислород %.

с) Применение ECOPROBE 5 и Drager X-am 7000 с целью оценки газогенерирующих свойств грунтового массива на территории будущей застройки.

Участок территории, планируемый под застройку жилыми зданиями и вспомогательными сооружениями, относится к природно-техногенным системам с ярко выраженным доминированием техногенеза. На территории длительное время складировались отходы, компоненты которых приводят к значительному загрязнению геологической среды на значительной территории. В ходе газогеохимического исследования было пройдено 187 точек шпурового опробования. Карто-схемы и цифровые трехмерные модели распределения газовых компонент одного из участков приведены ниже.



Рисунок 4 Карто-схемы и цифровые трехмерные модели распределения газовых компонент.

Как видно из представленных рисунков, концентрация метана не достигают пожароврывоопасных уровней (в отличие от других участков опробования). Концентрации других газовых компонент так же не превышают фонового уровня. На данном участке возможно проведение строительных работ при условии соблюдения следующих требований и рекомендаций: провести технические мероприятия по защите здания от генерируемых газов, производить герметизацию вводов инженерных сооружений в здания (во избежание миграции газа по затрубному пространству в подвалы), для обратной засыпки использовать чистые привозные грунты, прошедшие радиационный и газогеохимический контроль.

Список рекомендуемой литературы
  1. 1. Горин В. В., Реунов И. В. Применение исследовательского комплекса Ecoprobe 5 c целью мониторинга загрязнения среды золошлакоотвалами ТЭЦ // Междунар. форум рациональное природопользование: Тез. докл. М.: Изд-во «ПИК Максима», 2005. С.285–286.
  2. 2. Рудаков В.П. Эманационный мониторинг геосред и процессов. – М.: Научный мир, 2009.- 176 с., ил.