Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты

Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для складирования токсичных и радиоактивных рассолов (Р) в условиях вечной мерзлоты. Цель - увеличение свободной емкости пород криолитозоны, содержащей газогидратные залежи. Собирают Р в поверхностных накопителях. Подают Р, подогретый искусственным нагреванием до 60-70°С, в коллектор ниже базиса эрозии непосредственно в прифильтровой зоне нагнетательной скважины с последующей его закачкой в выработку. Разрушают газогидратные залежи. Отводят на поверхность в горелку выделившийся природный газ и используют его для нагрева новых порций закачиваемого Р. 1 ил.

СС!ОЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕИИЯ (54) СПОСОБ СКЛА1ИРОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ РАССОЛОВ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛВТН1=П МКРЗЛотЫ и (57) Изобретение относится к охране окружающей среды и м. б. использовано для складирования токсичных и радиоактивных рассолов (Р) в ycïàâèÿõ вечной мерзлоты.

Цель — увеличение свободной емкости пород криолитозоны, содержащей газогидратные залежи. Собирают Р в поверхностных накопителях. Подают Р, подогретый искусственным нагреванием до 60--?0 С, ь коллектор ниже базиса эрозии непосредственно в прифильтровой зоне нагнетательной скважины с последующей его закачкой в выработку.

Разруц ают газогидратные залежи. Отводят на поверхность в горелку выделившийся природный газ и используют е"0 для нагрева новых порций закачиваемогс Р, 1 ил.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для складирования токсичных и радиоактивных рассолов в условиях многолетней мерзлоты.

Цель изобретения — увеличение свободной емкости пород криолитозоны, содержащей газогидратные залежи.

На чертеже представлена схема складирования.

Способ осуществляли следующим образом.

Осушение карьера 1 осушествляется путем откачки рассолов и сброса их в поглощающие скважины 2 путем прямого водоотлива. В зону фильтра 3 поглощающей скважины 2 на насосно-компрессорных трубах 4 опускают нагревательное устройство 5, оборудованное пакером 6. Подаваемый рассол нагревается в зоне фильтра искусственным подогревателем и под давлением продавливаетсч в зону ггзогидратных залежей 7. ПоГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4642298/23-03 (22) 26.01.89 (46) 15.11.90. Бюл. № 42 (71) Ивано-Франковский институт нефти газа (72) Л. Ф. Петряшин, Ф. В. Нийгер, A. М. Порохняк, Ф. Г. Атрощенко и В. И. Крюков (53) 621.642.37 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1234513, кл. Е 02 В ?/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР № !435505, кл. В 65 б 5/00, 10.12.86.

„„SLJ„„1606392 интервальная обработка криолитозоны способствует равномерному распространению закачиваемых пластовых вод до уровня захоронения подземных вод 8, находящегося ниже базиса эрозии 9.

При выходе из устройства 5 нагретые пластовые воды охлаждаются в прифильтровой зоне скважины до 60 — -70=С. По мере отдаления от фильтра температура постепенно снижается до минимума за счет отдачи тепла многолетнемерзлым породам.

При разрушении газсгидратов выделяется природный газ, который поднимается к устыс скважины 2, подвер",àåòñÿ сепарации и сжигается в горелке !О. Сжигаемые газы используются для нагрева рассола в емкости 1 с последующей подачей его по насоснокомпрессорным трубам 4 в зону закачки.

Таким образом искусственный нагреватель рассолов для разрушения газогидратов используется только в начальный момент.

В дальнейшем в качестве источника тепла

1606392 используется природный газ разлагаемых газогидратов, что значительно снижает расход тепла на разрушение газогидратных залежей пород криолитозоны.

Пример 1. Емкость многолетнемерзлых пород определяется как свободный объем всех пустот (трещиноватости, пористости и каверзности) пород разреза, подвергающихся взаимодействию с рассолами. Анализ разреза многолетнемерзлых пород (ММП) в районе трубки показал, что он на 20 — 30% сложен мергелями, на 30 — 40% глинистыми доломитами, на 10 — 20% известняками и на 5 — 10% алевритами. Остальная часть сложена песчаниками, глинами и другими породами. Пористость пород колеблется в среднем от 10 — 15 до 30 — 40%.

Г1отенциальна я емкость ММП определяется общей пористостью пород разреза за вычетом их исходной объемной влажности. Объемная влажность пород колеблется от 10 — 15 до 20 — 25%. Следовательно, среднюю свободную пористость пород разреза принимают за 5 — 6%.

Отсюда емкость ММП при допустимом радиусе распространения рассолов r 3,5 км (расстояние от точки сброса до карьера) и нри средней MollLHocTH разреза 150 м рассчитывается по формуле

У=лг- . т n=3,14(3500) ° 150 0,05=3 10 ь1 где и = — 0,05 — свободная пористость;

r -- радиус распространения рассолов, »; т — мощность разреза пород, м.

Если разложение газогидратов происходит в призабойной зоне скважины, то при оолее низком давлении она фонтанирует водогазовой смесью, причем в глубь пласта начинает перемещаться кольцевая граница, на которой происходит разложение гидратов а внутри ее — радиальная фильтрация газированной жидкости к забою скважины.

Время разрушения газогидратных залежей криолитозоны (т,„.,„) определяется по формуле

ХЯдрр А U.a N

Q, 8760.i I .$ и где "Ярда — суммарное количество тепла, необходимое для разложения гидратон в объеме залежи, ккал;

Q, — количество тепла, поступающее от искусственного источника за год в пределах площади гидратной залежи, ккал;

Й вЂ” объем порового пространства пласта, занятого газогидратами, м (3 10"); р — плотность газогидратов, кг/м (900 кг/м ); а — коэффициент заполнения пор гидратами (0,65);

Н вЂ” энтальпия разложения, образования гидратов ккал/моль (14);

N — число молей газогидрата в 1 кг (7,7 моль);

Х, — средняя вертикальная теплопроводность горных пород геологического разреза, ккал/м.ч. С (1,6);

/ — геометрический градиент (0,0226 С/ м );

Я вЂ” площадь гидратной залежи, м (1,5 10 );

8760 — количество часов в году; и — пересчетный коэффициент, учитывающий во сколько раз больше тепла вводится тепловым источником по сравнению с естественным тепловым потоком из недра, в течение года (50).

Подставляя значения в формулу (1), получают

15

14 ° 3 10 0,65 ° 900 ° 7,7

20 Ф«Ф 8760.1 6.1 5.107.0 0226.60

189209 10 . 189209.10

4751424 ° 10 60 2850855440 10

Принимая значение Q=400 мз/ч, что отвечает максимальным прогнозным притокам в карьер на конец его отработки, получим, что фронт растекания достигнет карьера только через 20 — 45 лет. С учетом реальных

45 величин сброса (20 м /ч), т. е. при постепенном повышении дебита до 400 м /ч, что достигается через 10 — 15 лет, фронт растекания рассолов сможет достичь границы карьера значительно позже сроков.

Кроме того, в результате развития теп50 ловых процессов, минерализованные воды постоянно опресняются за счет таяния ледовых включений и оттока части солей в блоках пород. В силу этого процесс распространения фронта рассолов замедляется вплоть до полной остановки из-за промерзания опресненных рассолов до тех пор, пока сюда не дойдет фронт рассолов с более высокой ми нерализацией.

=70 лет.

25 При максимально возможном дебите сбрасываемых рассолов — 400 м /ч, емкость

ММП между рекой и карьером заполнена более чем за 70 лет, что превышает сроки эксплуатации месторождения.

Величина радиуса растекания рассолов составляет е= K Q/ (2)

Р где К вЂ” коэффициент фильтрации ММП (О,1 — 0,5 м/сут);

Q — дебит сброса рассола в ММП (400 м /ч);

p. — коэффициент недостаточности насыщения ММП (0,05); — текущее время сброса, ч.

1606392

Формула изобретения,Составитель Б. Реморов

Редактор М. Недолуженко ТехредА. Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 352! Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР! 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-издательский комбинат «Патент>;, г. Ужгород, ул. Гагарннгь !01

Расчетные данные показывают, что складирование токсичных рассолов в многолетнемерзлых породах реально и вполне безопасно с точки зрения охраны окружающей среды.

Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты, включающий сбор и аккумуляцию рассолов в поверхностных накопителях, подготовку массива естественных коллекторов путем подачи подогретого рассола ниже базиса эрозии с последующей закачкой рассола в выработку через систему поглощающих скважин, отличающийся тем, что, с целью увеличения свободной емкости пород криолитозоны, содержащей газогидратные залежи, в процессе подготовки массива ос; ществляют нагрев рассола искусственным подогревателем до 60 — 70 С непосредственно в прифильтровой зоне нагнетательной скважины, производят разрушение газогидратных залежей, отводят выделившийся природный газ на поверхность в горелку и используют его для подогрева в горелке новых порций закачиваемого рассола.