Способ захоронения токсичных веществ

 

Изобретение относится к методам защиты окружающей среды от загрязнений отходами атомной, химической, микробиологической и других отраслей промышленности. Технический результат изобретения - повышение экологической надежности захоронения на протяжении длительного времени. Способ осуществляется следующим образом. В геологических структурах, содержащих толщи солевых пород, бурят скважину до определенной глубины. В скважине путем размыва образуют полость до глубины, обеспечивающей сохранность подошвенной части солевой толщи. В полость транспортируют токсичные вещества, затем в кровле полости устанавливают изоляционный мост и герметизируют скважину путем снижения гидростатического давления в ней, вызывая течение породы до полного восстановления солевой толщи над мостом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам защиты окружающей среды от загрязнений промышленными отходами и может найти применение в атомной, химической, микробиологической, металлургической, горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Известен способ захоронения опасных отходов, заключающийся в том, что отходы разбавляют морской водой до безопасного уровня. Полученный раствор перевозят к неиспользованной нефтяной платформе, закачивают в танки на платформе, дополнительно разбавляют и закачивают в скважину, используя существующее оборудование. Из скважины раствор попадает в отработанное месторождение нефти и остается в нем (Пат. Великобритании N 2237273, кл. B 09 B 1/00, кл. C1C, 1993).

Однако данный способ не обеспечивает надежности захоронения опасных отходов и изоляцию из от геосферы.

Известен также способ захоронения токсичных промышленных отходов, включающий бурение вертикальных скважин и порционную засыпку в них отходов с уплотнением путем тромбования. Скважины бурят в отвалах глинистых отходов угледобычи с коэффициентом фильтрации не более 0,001 м/сут до глубины, обеспечивающей сохранность толщи грунта в нижней части отвала не менее 5 м. Скважины располагают на выположенных вершинах отвалов. Для засыпки устьевой части скважины используют выбуренную породу отвалов. (авт. свид. N 1708450, кл. B 09 B 1/00 1992).

Данный способ также не обеспечивает полной надежности захоронения промышленных отходов и изоляции от биосферы.

Наиболее близким по технической сущности является способ захоронения токсичных веществ, в основном твердых промышленных отходов (авт.ввид. N 1648581, кл. B 09 B 1/00 1991), включающий бурение скважины до определенной глубины, суспендирование отходов в жидкости с плотностью выше плотности отходов и температурой кипения ниже температуры горных пород. Полученную суспензию подают в полость, образованную в горной породе. Затем осуществляют осушение отходов до полного испарения жидкости. Осушенные отходы закрывают путем искусственной герметизации.

Данный способ также не позволяет полностью изолировать отходы от окружающей среды, что снижает экологическую надежность захоронения промышленных отходов на протяжении длительного времени.

Техническим результатом данного решения является повышение экологической надежности захоронения токсичных веществ на протяжении длительного времени за счет создания непроницаемой изоляции их от окружающей среды. Для достижения этого технического результата в способе захоронения токсичных веществ, включающем бурение скважины до определенной глубины, образование полости, подачу токсичных веществ в полость и герметизацию полости и скважины, бурение осуществляют в геологических структурах, содержащих толщи солевых пород, после завершения подачи токсичных веществ в кровле полости устанавливают изоляционный мост, а герметизацию полости и скважины производят путем снижения гидростатического давления в ней, вызывая течение породы до восстановления солевой толщи. Причем, полость для токсичных веществ образуют путем размыва до глубины, обеспечивающей сохранность подошвенной части солевой толщи.

Технических решений, подобных данному, в известных источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено.

Экологическая надежность захоронения в данном способе обеспечивается за счет того, что токсичные вещества помещают в полость, образованную в соляной толще и далее путем снижения гидростатического давления в скважине после установки изоляционного моста над полостью естественным путем создается над мостом слой соляной толщи, полностью непроницаемый для токсичных веществ.

Достижение такого технического результата за счет описанных признаков не найдено в известных источниках информации. Таким образом, можно сделать вывод о наличии в заявленном решении изобретательского уровня.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен геологический разрез геологической структуры и скважины для реализации способа, где: 1 - толщина солевых пород, 2 скважина, 3 полость для захоронения токсичных веществ, 4 изоляционный мост, 5 восстановленный слой толщи соляных пород.

Способ осуществляют следующим образом.

По комплексу данных геологических и геофизических исследований выбираем геологическую структуру, содержащую толщу солевых пород 1, склонных к пластическому течению, например, галит, бишофит и любые другие сочетания солей.

В пределах выбранной структуры бурят скважину 2 в толщу солевых пород до максимальной глубины, обеспечивающей сохранность подошвенной части солевой толщи. Скважину целесообразнее расположить в месте наиболее мощной толщи солей по вертикали.

После этого в скважину опускают обсадную колонну и открытый конец бурильной колонны. С помощью незасолоненного раствора или воды размывают полость 3 необходимых размеров.

Токсичные вещества помещают в специальные контейнеры и транспортируют через скважину в размытую полость, заполняя ее при необходимости до кровли. После завершения транспортировки контейнеров над кровлей полости устанавливают изоляционный мост 4 обеспечивающий надежную герметизацию полости от ствола скважины.

Герметизируют скважину путем снижения гидростатического давления в ней за счет уменьшения плотности бурового раствора, вызывая течение породы до восстановления солевой толщи 5, т.е. полного затекания ствола скважины над изоляционным мостом. В отдельных случаях можно использовать нагрев солевой породы для вызова ее течения.

При необходимости в одной скважине можно сделать несколько полостей для захоронения токсичных веществ, т.е. нескольких полостей, расположенных друг над другом по вертикали (многоярусная система захоронения токсичных веществ).

Конкретный пример реализации способа.

На основе анализа геолого-геофизических данных выбираем Алтатинскую геологическую структуру, в сводовой части которой соль залегает в интервале 700-4000 м (фиг. 1).

Исходя из технико-экономической целесообразности выбираем местонахождение скважины в сводовой (купольной) части структуры (фиг. 1).

Бурение этой скважины ведется по конструкции: шахтное направление на глубину 14-15 м с целью перетекания верхних сыпучих горизонтов и укрепление устья скважины; кондуктор на глубину до кровли солей (в данном случае 700 м), кондуктор цементируется до устья; Открытую часть ствола скважины бурим в интервале залегания солей до глубины, обеспечивающей сохранность подошвенной части солевой толщи (в данном случае до 3800 м).

После достижения этой глубины поднимаем бурильные трубы, отворачиваем долото и низ бурильной колонны оснащаем приспособлением для размыва полости.

Размыв полости осуществляем с использованием пресной воды и незасолоненного бурового раствора в зависимости от технологического состояния ствола скважины. Объем создаваемой полости определяется количеством захороняемого вещества и контролируется путем замера количества жидкости, используемой для ее размыва.

После создания полости необходимого объема транспортируем контейнеры с захороняемым веществом в полученную полость.

Заполнив полость, с помощью бурильных труб устанавливаем цементный мост в кровле полости на высоту 100 110 м, поднимаем бурильные трубы до глубины 700 м, т. е. до кровли солевой толщи. В обсаженной части ствола скважины производим замену бурового раствора на пресную воду, снижая гидравлическое давление на стенки скважины. Останавливаем скважину на технологическую выдержку.

В период технологической выдержки проводим (с разрывом во времени 16 часов) геофизические исследования (профелеметрию и (или) кавернометрию ствола скважины) с целью определения скорости течения соли в данных горно-геологических условиях при имеющемся давлении столба жидкости. По полученным данным определяем время технологической выдержки до полного затекания ствола скважины.

При создании нескольких полостей одна над другой последующие циклы по захоронению токсичных веществ в данной скважине целесообразно повторять до расположения кровли естественного изоляционного моста на глубине не выше 2000 метров. Целесообразность этой глубины определяется тем, что выше 2000 метров из-за ряда факторов интенсивность течения солевых пород снижается.

Данный способ захоронения токсичных веществ характеризуется экологической надежностью вследствие герметизации полости непроницаемой естественной оболочкой из солевой горной породы.

Надежная герметизация полости сохраняется независимо от природных и искусственно создаваемых чрезвычайных ситуаций (землетрясения, взрывы, пожары и т.д.) и срока захоронения. Способ технологически прост и экономически эффективен и реализуется с использованием стандартного бурового оборудования, широко используемого в бурении.

Формула изобретения

1. Способ захоронения токсичных веществ, включающий бурение скважины до определенной глубины, образование полости, подачу токсичных веществ в полость, герметизацию полости и скважины, отличающийся тем, что бурение осуществляют в геологических структурах, содержащих толщи солевых пород, после подачи токсичных веществ в кровле полости устанавливают изоляционный мост, а герметизацию полости и скважины производят путем снижения гидростатического давления в ней, вызывая течение породы до восстановления солевой толщи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полость для токсичных веществ образуют путем размыва до глубины, обеспечивающей сохранность подошвенной части солевой толщи.

РИСУНКИ

Рисунок 1