Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: землетрясения

• Название: Катастрофы в природе: землетрясения
• Автор: Батыр Каррыев
• Жанр: Прочая научная литература

Книга о землетрясениях и связанных с ними явлениях природы. Рассказывается о том, почему происходят землетрясения. Приводятся малоизвестные сведения о сейсмических катастрофах прошлого и настоящего. О достижениях сейсмологии и о той роли, которую землетрясения играли и играют в истории человечества.

---

Комплекс проблем может возникнуть вокруг нефтегазового комплекса при бурении на шельфе Каспийского моря. Здесь интенсивная разработка месторождений углеводородного сырья осложняется неблагополучными сейсмическими условиями. К примеру, если раньше на месторождении Тенгиз не было зафиксировано толчков, то в 2004 году здесь произошло 43 слабых землетрясения. В Южной части Каспия располагаются зоны грязевого вулканизма. Попытки бурения здесь приводят к выбросам и провалам.

Появились сообщения о проседании дна Северного моря в пределах месторождения Экофиск после извлечения из его недр 172 миллионов тонн нефти и 112 млрд. кубометров газа. Оно сопровождается деформациями стволов скважин и самих морских нефтяных платформ.

Одно из первых вызванных добычей нефти техногенных землетрясений произошло в 1939 году на месторождении Уилмингтон в Калифорнии. За ним здесь стартовал цуг подземных толчков. Они вызвали разрушение зданий, повреждение дорог, мостов, нефтяных скважин и трубопроводов. В 1954 году было доказано, что закачка воды в пласт позволяет бороться с проседанием почвы. Она также увеличивала коэффициент отдачи нефтяного пласта.

Грязевой вулкан в Западном Туркменистане (Legal Notices of Google Earth, 2009).

В 1958 году стартовал первый этап работы по заводнению. На южном крыле нефтеносной структуры в продуктивный пласт закачивалось до 60 тысяч кубометров воды в сутки. Через десять лет закачивалось до 122 тысячи кубометров в сутки, и проседание практически прекратилось. Тем не менее, данный способ не всегда эффективен. Вода, закаченная в глубинные пласты, может повлиять на температурный режим массива и спровоцировать землетрясения.

При неблагоприятном сочетании техногенных факторов и тектонических условий увеличивается риск техногенных землетрясений способных создать аварийные ситуации. Таким как разрывы продуктопроводов, выход из строя эксплуатационных скважин, разрушение жилых и производственных строений или коммуникаций. Экологический ущерб от подобных аварий может оказаться несопоставим с выгодой добычи углеводородов. Тому пример аварии на продуктопроводе в России под станцией Аша в Башкирии, когда сгорели два пассажирских состава. Или крупная экологическая катастрофа под Усинском, где авария на нефтепроводе привела к нефтяному загрязнению обширной территории и другие.

Примером изменения рельефа при закрытой разработке месторождений служит Западный Донбасс в Украине. Здесь общая площадь участков с глубиной оседания почвы в 5—7 метров составляет более двадцати квадратных километров. На солепромысле Новый Карфаген деформациями охвачена практически вся его территория с амплитудами оседаний от трех до восьми метров. На Назаровском буроугольном месторождении от обрушения кровли штреков на поверхности возникают воронки глубиной до семи метров.

На рудных месторождениях также образуются провалы. Так в районе Нижнего Тагила в России подземные разработки железной руды ведутся более 260 лет на глубинах от 300 до 750 метров. Они привели к провалу в отработанное пространство горы Высокая. Местами глубина проседания здесь составляет до 80 метров.

В Швейцарии землетрясение в Базеле в декабре 2006 года с магнитудой 3.5 по шкале Рихтера, судя по всему, было вызвано работами по реализации проекта по использованию геотермальных источников.

В 2009 году в немецком городе Ландау работы по использованию геотермального тепла спровоцировали землетрясение магнитудой 2,7. Подземные толчки вызвали раскачивание зданий, но не нанесли ущерба. Они сопровождались громким звуком, напоминающим звуковой удар. Землетрясение было вызвано закачкой воды под большим давлением на глубину в несколько километров. По проекту для выработки электроэнергии использовался обратный пар, получаемый в результате испарения закаченной воды.

Изменения природного рельефа происходят при скважинной добыче углеводородного сырья. Еще на стадии разведки месторождений бурение скважин нарушает гидрогеологические условия, и вызывает активизацию карста. Самым впечатляющим примером этого является город Лонг-Бич в Калифорнии (США).

Добыча нефти и газа здесь привела к проседанию территории площадью в 52 квадратных километра. Оседание происходило с все возрастающей скоростью. К 1952 году его скорость достигла 30—70 см/год. Воронка оседания имела форму эллипса с осями длиной 65 и 10 километров. К началу 60-х годов прошлого века максимальное опускание составило 8,8 метров, а горизонтальные смещения 3,7 метров.

Негативные экологические последствия разработки месторождений полезных ископаемых проявляются не сразу, а спустя некоторое время. Так, оседание поверхности на 2—3 метра вызывает в будущем снижение урожайности сельскохозяйственных культур на 10%, на 5—6 метров на 50%, а при оседании более чем на 8 метров угодья разрушаются полностью.

Проседание грунта и землетрясения происходят в старых нефтедобывающих районах России. Особенно это сильно проявляется на Старогрозненском месторождении. Здесь слабые землетрясения, как результат интенсивного отбора нефти из недр, возникали в 1971 году. Тогда произошло землетрясение интенсивностью до VII баллов в эпицентре. Он находился в шестнадцати километрах от г. Грозный. Пострадали жилые и административные здания не только поселка нефтяников расположенного на месторождении, но и города.

На старых месторождениях Азербайджана Балаханы, Сабунчи и Романы в пригороде г. Баку также происходит оседание поверхности, сопровождаемое горизонтальными подвижками. Они приводят к смятию и поломки обсадных труб эксплуатационных нефтяных скважин.

Землетрясения могут возникать из-за добычи нефти и газа в районах с активной тектоникой. К примеру, спустя двадцать лет после начала разработки нефтяного месторождения на западе Туркменистана в 1983 году произошло Кумдагское землетрясение.

Спустя тридцать лет после начала разработки Первомайского нефтяного месторождения на Сахалине в 1985 году произошло Нефтегорское землетрясение.

Газлийские землетрясения в Узбекистане возникли в 1976 году с магнитудами 7 и 7,3 по шкале Рихтера и еще одно, с магнитудой 7 спустя всего семь лет – в 1984 году.

В Северном море, землетрясение с М = 5 по шкале Рихтера в мае 2001 года считается было спровоцировано добычей нефти и газа.

В 2014 году подземные толчки на севере Нидерландов интенсивностью более III балла привели к обсуждению вопроса о возможности продолжения газовых разработок в регионе Гронинген. Здесь залежи газа были открыты в 1959 году и с тех пор дали стране огромное преимущество перед соседними странами ЕС. Тем не менее, из-за протестов жителей Гронингена в 2015 году лимит добычи на месторождении уменьшен на 7% – до 39,4 млрд. кубометров. Потери выручки от продажи газа оценены в 700 млн. евро в 2015 году и в 130 млн. евро в 2016 году.

Особый интерес к наведённым землетрясением возникает в связи с расширяющейся добычей сланцевого газа содержащегося в непрочных осадочных породах. В 1947 году в США был впервые проведен эксперимент с применением гидравлического разрыва пласта методом фрекинга (Hydraulic Fracturing). Сам метод заключается в закачке воды в подземные пласты породы. Вода с добавлением песка под большим давлением вытесняет скопившийся за миллионы лет газ в сланцевых породах. С 1949 года началась его коммерческое использование. В Германии в районе Клоппенбурга почти сорок лет ведется добыча природного газа методом гидравлического разрыва.

Карта эпицентров землетрясений произошедших за последние 500 лет в Копетдагском регионе и Западном Узбекистане. В правом верхнем углу изолированное тёмное пятно образовано афтершоками Газлийских сильных землетрясений. Структура сейсмичности здесь иная, чем на других участках карты.

Собственно сам по себе гидроразрыв представляет собой небольшое микроземлетрясение, которое можно зафиксировать только с помощью специальной аппаратуры. Тем не менее, иногда толчки бывают настолько сильными, что их можно почувствовать на поверхности даже без приборов.

Считается, что закачка воды на месторождении Приз Холл при добыче сланцевого газа близ Блэкпула в Англии стала причиной землетрясений с М = 2,3 и 1,5 в апреле и мае 2011 года. Пробная добыча, начатая британской газовой компанией Cuadrilla, но была остановлена после этих землетрясений. Комиссия экспертов, назначенных департаментом энергетики и климатической безопасности страны, пришла к выводу, что подземные толчки будут продолжаться, но их энергия слишком мала для причинения серьезного ущерба. Поэтому комиссия разрешила продолжение работ с мониторингом состояния недр.

В США почти 20% землетрясений происходивших в штате Оклахома имеют отношение добычи газа методом гидроразрыва. Специалисты Корнелльского университета пришли к выводу, что пятая часть происходящих юго-восточнее города Оклахома-Сити землетрясений связана с четырьмя скважинами по добыче газа. По их данным промысловая деятельность способна вызывать подземные толчки в радиусе до 35 километров от места их расположения скважин.