1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА
Тямкинское месторождение расположено в 175 км к юго-востоку от Увата в пределах Пихтового лицензионного участка, Уватского района Тюменской области Российской Федерации и относится к Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.
Тямкинское месторождение было открыто в 2004 году Правдинской НГРЭ. Залежь нефти установлена в отложениях тюменской свиты в пласте Ю3-4. Нефти по плотности средние, повышенной вязкости, сернистые, смолистые, парафинистые. По величине извлекаемых запасов месторождение относится к классу средних.
1.1. Климат
Географическое положение территории определяет ее климатические особенности. Наиболее важными факторами формирования климата является перенос воздушных масс с запада и влияние континента. Взаимодействие двух противоположных факторов придает циркуляции атмосферы над рассматриваемой территорией быструю смену циклонов и антициклонов, способствует частым изменениям погоды и сильным ветрам. Кроме того, на формирование климата существенное влияние оказывает огражденность с запада Уральскими горами, незащищённость с севера и юга. Над территорией осуществляется меридиональная циркуляция, вследствие которой периодически происходит смена холодных и теплых масс, что вызывает резкие перепады от тепла к холоду.
Климатическая характеристика района изысканий принята по метеостанциям Таурово и Демьянское согласно научно прикладному справочнику по климату СССР, Серия 3, Многолетние данные, Части 1-6, Выпуск 17, Тюменская и Омская области [8].
Климат данного района резко континентальный. Зима суровая, холодная, продолжительная. Лето короткое, теплое. Короткие переходные сезоны – осень и весна. Поздние весенние и ранние осенние заморозки. Безморозный период очень короткий. Резкие колебания температуры в течение года и даже суток.
Среднегодовая температура воздуха – -2,2?C, среднемесячная температура воздуха наиболее холодного месяца января – -23,0?C, а самого жаркого июля +17,2 ?C. Абсолютный минимум температуры – -53?C, абсолютный максимум – + 35 ?C.
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки 0,98 обеспеченности минус 44?C; 0,92 обеспеченности – -40 ?C. Температура воздуха наиболее холодных суток 0,98 обеспеченности минус 47 ?C; 0,92 обеспеченности – -45 ?C (метеостанция Демьянское).
Дата первого заморозка осенью – 16.08, последнего – 18.06. Продолжительность безморозного периода 58 дней.
Осадков в районе выпадает много, особенно в теплый период с апреля по октябрь – 425 мм, в холодное время с ноября по март – 152 мм, годовая сумма осадков – 577 мм. Соответственно держится высокая влажность воздуха, средняя относительная влажность меняется от 62 до 84%.
Средняя дата образования снежного покрова 23.10, дата схода 12.05. Сохраняется снежный покров 193 дня. Сохраняется снежный покров 193 дня (метеостанция Таурово).
Максимальная декадная высота снежного покрова 5% обеспеченности – 70 см (открытый участок). Перенос снега за зиму средний – 134 м?/м, максимальный – 306 м?/м (метеостанция Демьянское).
Средняя годовая скорость ветра – 2,0 м/с, средняя за январь – 1,7 м/с и средняя в июле – 1,8 м/с.
В течение года преобладают ветры южного и юго-западного направлений. В январе южного, а в июле северного направлений.
Согласно СП 131.13330.2012 [9] по климатическому районированию для строительства территория относится к I климатическому району, к подрайону – IВ.
Согласно СП 11-103-97 [10] (Приложения Б, В) опасных гидрометеорологических процессов и явлений в районе работ нет.
Согласно СП 22.13330.2011 [11] нормативная глубина сезонного промерзания: суглинки и глины – 2,1 м, супеси, пески мелкие и пылеватые – 2,6 м, пески гравелистые, крупные и средней крупности – 2,8 м.
Согласно СП 20.13330.2011 [11] по нормативному ветровому давлению территория относится к I району, по снеговым нагрузкам – к IV, район гололедности – II.
Согласно СП 20.13330.2011[11] нормативное значение ветрового давления 0,23 кПа, расчетный вес снегового покрова для района – 2,40 кПа, нормативная толщина стенки гололеда 5 мм, температура воздуха при гололеде минус 5 ?С.
1.2. Рельеф
Рельеф на территории месторождения равнинный с отдельными возвышенностями, с незначительным перепадом высот. Поверхность представляет собой слаборасчлененную, в разной степени заболоченную, озерно-аллювиальную и аллювиальную равнину. Абсолютные отметки поверхности колеблются в пределах от 82 до 91 м. Угол наклона поверхности района работ не превышает 3 градусов.
1.3. Гидрография
Географически эта территория относится к одной из самых обширных равнин земного шара - Западно-Сибирской равнине, по природным условиям – к лесной зоне, в гидрографическом отношении – к речной системе Оби (бассейн Карского моря). Гидрологический район – правобережья Иртыша, подрайон IIа, бассейн реки Демьянка.
По схеме основных орографических единиц Западно-Сибирской равнины (по Г.А.Рихтеру) бассейн реки Демьянка относится к Обь - Иртышской низменности.
Рельеф водосбора плоская сильнозаболоченная многоозерная низменность, имеющая общий уклон к основной дренирующей водной артерии территории – р. Иртыш.
Важной гидрологической особенностью рек этого района является замедленный поверхностный сток и слабый естественный дренаж грунтовых вод, что связано с плоским рельефом и малым врезом речных долин. У большинства рек широкие долины, двухсторонние поймы, малые уклоны.
Ближайшим водным объектом к изысканной площадке является река Четвертая, которая берет начало из болотного понижения, протекает с юга на север и впадает в реку Тямка с левого берега на 32,1 км от устья. Длина реки 3,9 км, общая площадь водосбора 7,3 км 2 . Долина реки трапецеидальная, хорошо прослеживается, пойма двухсторонняя залесенная, дно русла торфяное. В верховье в меженный период пересыхает.
Характерной чертой гидрографической сети территории является преобладание малых рек (длина менее 10 км) и малых озер (площадь зеркала менее 1 км?).
?
2. ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
2.1. Геологическое строение
В геологическом строении участка изысканий, до разведанной глубины 25,0 м, принимают участие аллювиальные и техногенные отложения четвертичной системы.
Современные техногенные отложения (tQIV): слой техногенный (насыпной грунт): представлен песком мелким с прослоями суглинка и суглинком темно-коричневым мягкопластичной, тугопластичной консистен-цией с прослоями песка и остатками лежневки. Слой встречен с поверхности глубина залегания от 0,5 до 2,3 м.
Современные аллювиальные отложения (aQIV):
ИГЭ 102 – Глина серо-коричневая полутвердая легкая пылеватая, с включениями гидроокислов железа. Глубина залегания слоя от 1,7 до 25,0 м. Мощность составляет 0,5-6,0 м.
ИГЭ 103 – Глина серо-коричневая тугопластичная легкая пылеватая. С включениями гидроокислов железа и с примесью органического вещества. Глубина залегания слоя от 1,5 до 20,8 м. Мощность составляет 0,3-4,8 м.
ИГЭ 202 – Суглинок серый полутвердый тяжелый пылеватый. Глубина залегания слоя от 2,9 до 13,8 м. Мощность составляет 0,6-4,3 м.
ИГЭ 203 – Суглинок серый тугопластичный тяжелый пылеватый. Глубина залегания слоя от 2,6 до 22,0 м. Мощность составляет 0,5-15,3 м.
ИГЭ 204 – Суглинок серый мягкопластичный тяжелый пылеватый. Глубина залегания слоя от 2,5 до 22,0 м. Мощность составляет 0,6-6,2 м.
ИГЭ 205 – Суглинок серый текучепластичный тяжелый пылеватый. Глубина залегания слоя от 5,1 до 16,0 м. Мощность составляет 1,2-3,7 м.
ИГЭ 444 – Песок серый пылеватый плотный водонасыщенный. Глубина залегания слоя от 17,5 до 21,0 м. Мощность составляет 0,4-1,8 м.
2.2. Гидрогеологическое строение
Гидрогеологические условия характеризуются наличием подземных вод.
Установившийся уровень подземных вод отмечен на глубине 5,4-18,6 м, абсолютные отметки находятся в интервале 68,82-82,40 м. Вмещающими породами служат пески и суглинки мягкопластичной, текучепластичной и тугопластичной консистенции. Водоносный горизонт приурочен к аллювиальным отложениям.
Режим грунтовых вод района изысканий, согласно, карты районирования (А.А.Коноплянцев, В.С.Ковалевский, С.М.Семенов, М 1963 г. [12]), относится типу сезонного, преимущественно весеннее и осеннее питание, провинции Б, зоне обильного питания. В соответствии с графиком годового цикла колебаний уровня грунтовых вод, на момент изысканий находится в районе приближенном к многолетнему минимуму. Возможное поднятие уровня составит 0,5-1,0 м выше зафиксированного.
На контакте техногенных грунтов с аллювиальными глинистыми грунтами возможно формирование горизонта подземных вод типа «верховодка» вследствие просачивания атмосферных осадков.
Питание подземных вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и подтока напорных вод из нижележащих горизонтов. Разгрузка подземных вод идет в ближайшие реки и ручьи. В общем виде конфигурация гидроизогипс подземных вод повторяет рельеф местности.
Воды гидрокарбонатно-кальциевые.
?
3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Наиболее достоверными методами определения деформационных характеристик дисперсных грунтов являются полевые штамповые испытания. В лабораторных условиях модули деформации глинистых грунтов могут быть определены в компрессионных приборах и приборах трехосного сжатия. Для сооружений I и II уровней ответственности значения по лабораторным данным должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами [11].
Для сравнения полученных результатов модулей деформации при полевых и лабораторных условиях, проводились испытания на одних и тех же грунтах ненарушенного сложения относящихся к единому инженерно геологическому элементу, т.е. имеющих одни и те же физические свойства. При этом для оценки влияния влажности испытания проводились на образцах грунта различной консистенции.
В полевых условиях проводились штамповые испытания на грунт тугопластичного, мягкопластичного и текучепластичного состояния и с того же грунта отбиралось достаточное количество кернового материала, чтобы вырезав из них образцы грунта проводить на них лабораторные испытания.
По результатам испытаний грунта штамповых, трехосного и компрессионных испытаний стоим зависимость модуля деформации от влажности и рассчитываем поправочные коэффициенты.
3.1. Методика определения физических свойств
Лабораторные исследования физических свойств грунтов проводились в лаборатории ООО "НавГиС".
3.1.1. Определение плотности грунта
Определение плотности грунта проводилось методом режущего кольца в соответствии с ГОСТ 5180-84[24].
Подготовка образца
Кольцо-пробоотборник смазываем с внутренней стороны тонким слоем вазелина. Верхнюю зачищенную плоскость образца грунта выравниваем, срезая излишки грунта ножом, устанавливаем на ней режущий край кольца и винтовым прессом или вручную через насадку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу образца для испытаний. Затем грунт снаружи кольца обрезаем на глубину 5-10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1-2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажимом пресса или насадки насаживаем кольцо на столбик грунта, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт подрезаем на 8-10 мм ниже режущего края кольца и отделяем его.
Грунт, выступающий за края кольца, срезаем ножом, зачищаем поверхность грунта вровень с краями кольца и закрываем торцы пластинками.
Кольцо с грунтом и пластинками взвешиваем.
Обработка результатов
Плотность грунта ? , г/см , вычисляют по формуле
?=(m_1-m_0-m_2 )/V, (3.1.1.1)
где m_1 - масса грунта с кольцом и пластинками, г;
m_0 - масса кольца, г;
m_2 - масса пластинок, г;
V - внутренний объем кольца, см3.
Определение плотности твердых частиц
Плотностью твердых частиц грунта называется масса единицы их объема. Численно она равна отношению массы твердого компонента грунта к его объему.
Величина плотности твердых частиц грунта определяется минеральным составом и присутствием органических и органоминеральных веществ и представляет собой средневзвешенную плотность этих компонентов грунта.
Определение плотности твердых частиц производилось в соответствии с ГОСТ-5180-84[24].
Подготовка образца
Бралась навеска грунта массой 15 г на 100 мл емкости пикнометра, высушенная до постоянной массы. Подготавливалась дистиллированная вода, прокипяченная в течение 1 ч.
Ход определения
Взвешивался на весах хорошо высушенный пикнометр (mn).
В пикнометр через воронку высыпалась высушенная проба грунта (m0), взвешивалась.
Пикнометр наполняли на 1/3 дистиллированной водой, добавляли 1 мл раствора аммиака NH4OH, взбалтывали и ставили кипятить на песчаную баню. Продолжительность спокойного кипячения составляла 1ч.
После кипячения пикнометр охлаждали и доливали дистиллированную воду до мерной риски на горлышке.
Пикнометр охлаждали до комнатной температуры в ванне с водой. Температуру пикнометра определяли по температуре воды в ванне, измеряемой с точностью до ± 0,5°С термометром, расположенным в средней части ванны между пикнометрами. Затем взвешивали пикнометр с водой и грунтом.
Далее выливали содержимое пикнометра, ополаскивали его, наливали в него дистиллированную воду, выдерживали в ванне с водой при той же температуре, а затем взвешивали.
Объем пикнометра Vп, см3, вычисляют по формуле:
V_п=((m_2-m_п))/p_w , (3.1.1.2)
где m2 — масса пикнометра с дистиллированной водой при температуре тарировки, г;
тп— масса пустого пикнометра, г;
?w — плотность воды (или нейтральной жидкости) при той же температуре, г/см'.
Массу пикнометра с дистиллированной водой или нейтральной жидкостью т2, г, при температуре испытаний вычисляют по формуле:
m_2=m_п+p_w V_п, (3.1.1.3)
где ?w — плотность воды (или нейтральной жидкости) при температуре испытаний.
Плотность частиц грунта ?s, г/см3, вычисляют по формуле:
p_s=(p_w m_0)/((m_0+m_2-m_1)), (3.1.1.4)
где то — масса сухого грунта, г;
т1 —масса пикнометра с водой и грунтом после кипячения при температуре испытания, г;
т2 — масса пикнометра с водой при той же температуре, г;
?w — плотность воды (или нейтральной жидкости) при той же температуре, г/см3.
Определение плотности сухого грунта
Плотность сухого грунта (скелета) ?d, г/см ; определяют по формуле:
p_d=p/((1+w)), (3.1.1.5)
где p - плотность грунта, г/см;
w - естественная влажность грунта, %.
3.1.2. Определение гранулометрического состава
Гранулометрический (механический) состав грунта – относительное содержание в грунте (по массе) частиц различной величины. Гранулометрический анализ состоит в разделении грунта на фракции – группы с близкими по величине частицами.
Гранулометрический состав грунтов определялся в соответствии с ГОСТ 12536-2014[14].
Подготовка образца
Была отобрана проба грунта массой 20 г. После чего навеска перемещается в колбу, затем добавляется вода 200 мл и 1 см3 25% раствора аммиака. Суспензия ставится на песчаную баню кипятиться в течение 1 ч. После кипячения суспензия ох¬лаждалась до комнатной температуры. Затем сливалась в стеклянный цилиндр емко¬стью 1 л через сито 0,1 мм.
Ход определения
Суспензия в мерном цилиндре была доведена до объема 1 л, взбалтывалась мешалкой в течение 1 мин до полного взмучивания осадка со дна цилиндра. За 10-12 с до замера плотности суспензии осторожно опускался ареометр в цилиндр, не касаясь стенок цилиндра, и брался отсчет по ареометру R. Показания снимались через 1 мин, 30 мин, 3 ч. Одновременно определялась температура суспензии. При температуре, отличающейся от 200С, к отсчетам по ареометру, вносилась температурная поправка.
В отсчеты плотности суспензии были внесены поправки на нулевое показание ареометра и высоту мениска.
Вес средней пробы грунта, взятой для ареометра то в г, вычислялся по формуле с учетом поправки на гигроско¬пическую влажность:
m_0= m_1/(1+0.01W), (3.1.2.1)
где mо – вес абсолютно-сухой средней пробы грунта, г;
m1 – вес средней пробы грунта в воздушно-сухом состоянии, г;
W – гигроскопическая влажность, %.
Содержание фракций грунта размером более 0,5; 0,25 мм и 0,1 мм L в % вычислялось по формуле:
L= m/m_0 ?(100-R) , (3.1.2.2)
где m – вес данной фракции грунта, высушенной до постоянного веса, г;
m0 – вес средней пробы грунта с поправкой на гигроскопическую влажность, г;
R – суммарное содержание фракции грунта размером более 1,0 мм, %.
По данным каждого замера ареометром вычислялось суммарное содержание всех фракций грунта Lc в % по формуле:
Lc= (?"s" R"n" )/((?"s" -?"w" )m"0" )?(100-R), (3.1.2.3)
где Lc– суммарное содержание всех фракции грунта менее 1,0 мм, %;
?s – плотность твердых частиц грунта, г/см3;
?w – плотность воды, равная 1 г/см3;
m0 – вес абсолютно-сухой средней пробы грунта, г;
Rn – показания ареометра с поправками;
R – суммарное содержание фракции грунта размером более 1,0 мм, %.
Определив суммарное процентное содержание фракций грунта с помощью ареометра, вычислялось процентное содержание каждой фракции грунта последовательными вычитаниями из большей величины меньшей.
Содержание фракции 0,05-0,01 мм находилось по разности: из 100% вычиталась сумма всех фракций. Для фракции 0,01-0,005 определялось по аналогичному принципу.
?
3.1.3. Определение влажности грунтов
Весовая влажность грунта – весовое содержание жидкости, численно равно отношению массы воды в грунте к массе твердой фазы грунта. Эта величина измеряется в процентах или в долях единицы.
Гигроскопическая влажность грунта – влажность воздушно-сухого образца грунта. Может меняться в широких пределах. Ее величина зависит от относительного давления пара в воздухе.
Определение влажности проводилось весовым способом в соответствии с ГОСТ 5180-84[24].
Ход определения
В заранее взвешенный бюкс (m) поместили пробу грунта массой 15-50 г, плотно закрыли крышкой, взвесили (m1). Затем открыли и вместе с крышкой поместили в нагретый сушильный шкаф. Высушивали грунт при температуре 105±2°С в течение 5-6 часов до постоянной массы. После чего достали из сушильного шкафа, охладили в эксикаторе до температуры помещения и снова взвесили (m0).
Влажность грунта w, % вычислили по формуле:
w= 100(m1-m0)/(m0-m), (3.1.3.1)
m – масса пустого стаканчика с крышкой, г;
m1 – масса влажного грунта с бюксом и крышкой, г;
m0 – масса высушенного грунта с бюксом и крышкой, г.
Для каждого образца грунта произвели по два определения влажности и взяли среднее арифметическое.
Определение влажности на границе раскатывания
Влажность на пределе раскатывания или нижний предел пластичности – граничная влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое.
Ход определения
Подготовленную пасту тщательно перемешали, взяли небольшой кусочек и раскатали ладонью на стеклянной пластинке до образования жгута диаметром 3 мм. Раскатывать продолжали до тех пор, пока жгут не начинал распадаться по поперечным трещинам на кусочки длиной 3-10 мм. Кусочки распадающегося жгута собрали в бюксы, накрыли крышками. Определили влажность грунта, когда его масса в бюксе достигла 10-15 г.
