Способ складирования токсичных рассолов в условиях многолетней мерзлоты

, 10.12.86 Изобретен жающей сред для складиро ных рассолов лоты.0 Ъ СР СЬ в Цель изобрет ой емкости пор щей газогидратн На чертеже пенияод крые залредст- увеличение свободолитозоны, содержаежи. влена схе адима скл рования.Способ осущ азом. ли следующим обеств рОсушение карьертем откачки рассолощающие скважины 2лива. В зону фильтржины 2 на насосно-копускают нагревателрудованное пакеромевается в зонегревателем и посч в зону ггзогид нагр подо вает ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельств1234513, кл. Е 02 В /06Авторское свидетельство435505, кл. В 65 б 5/00 относится к охране окруможет быть использовано ия токсичных и радиоактивсловиях многолетней мерза 1 осушествляется пув и сброса их в поглопутем прямого водоот поглощающей скваомпрессорных трубах 4 ьное устройство 5, обо. Подаваемый рассол фильтра искусственным д давлением продавлиратных залежей 7. По(54) СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ РАССОЛОВ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ(57) Изобретение относится к охране окружающей среды и м. б. использовано для складирования токсичных и радиоактивных рассолов (Р) в усчсвиях вечной мерзлоты. Цель - увеличение свободной емкости пород криолитозоны, содержащей газогидратные залежи. Собирают Р в поверхностных накопителях. Подают Р, подогретый искусственным нагреванием до 6070 С, ь коллектор ниже базиса эрозии непосредственно в прифильтровой зоне на гнет атея ь ной 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 закачиваемогс Р, 1 ил. интервальная обработка криолитозоны способствует равномерному распространению закачиваемых пластовых вод до уровня захоронения подземных вод 8, находящегося ниже Оазиса 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 многолетнемерзчым породам.При разрушении газсгидратов выделяется природный газ, который поднимается к устыс скважины 2, подвергается 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 газогидратсв используется только в начальный момент. В дальнейшем в качестве источника теплаиспользуется природный газ разлагаемых газогидратов, что значительно снижает расход тепла на разрушение газогидратных залежей пород криолитозоны.Пример 1. Емкость многолетнемерзлых порол 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 - ЗОО сложен мергелями, на 30 - 40 О" глинистыми доломитами, на 10 - 20 О известняками и на 5 - 1 Оо алевритами. Остальная часть сложена песчаниками, глинами и другими породами. Пористость пород колеблется в среднем от 10 в 15 до 30 - 40 О.Потенциальная емкость ММП определяется обшей пористостью пород разреза за вычетом их исходной объемной влажности. Объемная влажность пород колеблется от 10 в 15 до 20 - 25 О. Следовательно, среднюю свободную пористость пород разреза принимают за 5 - 6 О.Отсюда емкость ММП при допустимом радиусе распространения рассолов г 3,5 км (расстояние от точки сброса до карьера) и нри средней мощности разреза 150 м рассчитывается по формулеУ=лг иг и=3,14(3500)150 0,05:3 10 ь 1 где и = - 0,05 - свободная пористость;градиус распространения рассолов, м;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 жилкости к забою скважины.Время разрушения газогидратных залежей криолитозоны (т,.,) определяется по формулеХЯр,рр Л) О аЛеда д, 8760 л г 5 и где "Ярцзр - суммарное количество тепла,необходимое для разложения гидратон в объеме залежи, ккал;Я, - количество тепла, поступающееот искусственного источника за гол в пределах площади гидратной залежи, ккал;Й - объем порового пространствапласта, занятого газогидратами, мд (3 10);р - плотность газогидратов, кг/м(900 кг/м);а - коэффициент заполнения поргилратами (0,65);Н - энтальпия разложения, образования гидратов ккал/моль (14);Э - число молей газогидрата в 1 кг(7,7 моль);Х, - средняя вертикальная теплопроводность горных пород геологического разреза, ккал/м ч С (1,6);1 - геометрический градиент(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 10 15 14 3 10 0,65 900 7,720 ФР 8760,1 6,1 5,107.0 0226.60 189209 10 . 189209 104751424 10 60 2850855440 10 40Принимая значение Я=400 мз/ч, что отвечает максимальным прогнозным притокамв карьер на конец его отработки, получим,что фронт растекания достигнет карьератолько через 20 - 45 лет. С учетом реальных45 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 теп 50 ловых процессов, минерализованные водыпостоянно опресняются за счет таяния ледовых включений и оттока части солей в блоках пород. В силу этого процесс распространения фронта рассолов замедляется вплотьдо полной остановки из-за промерзанияопресненных рассолов до тех пор, пока сюдане дойдет фронт рассолов с более высокойминерализацией.=70 лет,25 При максимально возможном дебитесбрасываемых рассолов - 400 м/ч, емкостьММП между рекой и карьером заполненаболее чем за 70 лет, что превышает срокиэксплуатации месторождения.Величина радиуса растекания рассоловсоставляетИ= - у -- ,КЯ 1(2)Ргде К - коэффициент фильтрации ММП(О,1 - 0,5 м/сут);Я - дебит сброса рассола в ММП(400 мз/ч);р - коэффициент недостаточности насыщения ММП (0,05);- текущее время сброса, ч.,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 СССР3035, Москва, Х( - 35, Раушская наб., д. 4,5 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарннгь 01Расчетные 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 зака. чиваемого рассола.