Способ захоронения шламовых отходов в эксплуатируемой подземной соляной камере

Авторы патента:

Кубланов Александр Владимирович (RU)

B65G5/00 - Хранение жидкостей в естественных /природных/ или искусственных впадинах или скважинах в земле (приспосабливание подземных пустот, например рудничных шахт, для складских целей, в частности для жидкостей E21F 17/16)

Владельцы патента RU 2628559:

ООО "ПТЦ "Геосалт" (RU)

Способ захоронения шламовых отходов с плотностью, превышающей плотность образуемого рассола, в эксплуатируемой соляной камере включает оборудование скважины концентрически расположенными водоподающей, рассолоподъемной и шламоподающей колоннами труб, подачу в камеру растворителя и отходов, извлечение рассола. В подземной выработке создают три технологические зоны: зону формирования насыщенных рассолов (h_p), буферную зону (h_б), зону размещения шламовых отходов (h_ш) с соотношением между ними h_p:h_б:h_ш=1:0,5:0,25 и с подачей шламовых отходов в зону размещения со скоростью не ниже 0,2 м/сек. Изобретение обеспечивает одновременную отработку полезного ископаемого и размещение шламовых отходов. 2 ил.

Изобретение относится к технологии захоронения шламовых отходов в эксплуатируемой соляной камере.

Известны способы захоронения отходов как в действующих, так и в отработанных камерах (СССР, авт. св. №605432, Е21В 43/28, 12.07.76; США, патент №4596490, В65G 5/00, 24.06.86), в которых в соляную камеру подают различные отходы химических производств с плотностями, превышающими плотность насыщенного рассола. Способ по авт. св. №605432 может быть реализован только при наличии двух и более взаимодействующих камер, соединяемых каналом у кровли продуктивного пласта.

Недостатком способа, охраняемого патентом №4596490, является сложность образования двух взаимодействующих камер определенных размеров, располагаемых одна над другой, и техническая невозможность изоляции нижней камеры отверждающим герметиком.

Известный способ складирования жидких отходов в подземные камеры (ФРГ, патент №3141885, В65G 5/00, 22.10.81) предусматривает использование подземной соляной камеры для хранения жидких отходов. Согласно способу жидкие отходы попадают в верхнюю часть камеры при одновременном вытеснении соответствующего количества рассола из нижней части камеры. Способ имеет следующие недостатки: подача отходов в верхнюю часть камеры приводит к взмучиванию, перемешиванию и всплытию шламовых частиц, что предопределяет необходимость временного прекращения закачки жидких отходов для отстоя и разделения жидкостей по плотностям; в статической (центральной) зоне камеры не обеспечиваются условия свободного осаждения для твердых неорганических соединений, направляемых в камеру; перемешивание отходов с рассолом не позволяет извлечь полностью полезный компонент из камеры.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ захоронения шламовых отходов в подземных соляных камерах (патент РФ 2099263, B65G 5/00, 1997.12.20). Способ включает захоронение отходов в виде шламовой суспензии с плотностью, превышающей плотность вытесняемого рассола. Отходы подают в камеру через одну колонну, а рассол извлекают при этом через другую колонну труб. Плотность шламовой суспензии доводят до значений, находящихся в пределах 1230-1400 кг/м³ и подают с производительностью, определяемой соотношением скоростей осаждения шлама и вытеснения рассола в пределах 140-640, при этом низ шламоподающей колонны устанавливают на уровне, соответствующем середине интервала низких температур в камере. Недостатками данного способа являются смешивание подаваемых отходов с вытесняемым рассолом, невозможность вести добычу рассолов одновременно с процессом утилизации отходов.

Задачей предлагаемого изобретения является комплексная отработка месторождения одновременно с захоронением образующихся шламовых отходов.

Поставленная задача достигается тем, что в подземной выработке создают три технологические зоны. В верхнюю часть подают растворитель с производительностью, обеспечивающей формирование насыщенных рассолов и вытеснение их на поверхность. Одновременно в нижнюю часть подают шламовые отходы с плотностью, превышающей плотность насыщенных рассолов, и скоростью не ниже 0,2 м/сек. Для предотвращения перемешивания растворов в центральной части камеры создают буферную зону, обеспечивающую сохранение границы раздела фаз и устойчивую стратификацию жидкостей.

Реализация предлагаемого способа как технического решения заключается в следующем (рисунок 1).

Рассолодобычную скважину, имеющую конструкцию в виде основной тампонажной (1), водоподающей (2), рассолозаборной (3) колонн, оборудуют центральной шламоподающей колонной (4), в которую подают шламовые отходы со скоростью не менее 0,2 м/сек.

Отработку запасов известным способом производят в зоне формирования раствора (высотой h_p) и получаемые рассолы вытесняют на поверхность остаточным напором через рассолозаборную колонну.

Для исключения перемешивания получаемых насыщенных рассолов ниже башмака рассолозаборной колонны создают буферную зону, высота которой (h_б) зависит от мощности отрабатываемой соли.

Башмак шламоподающей колонны устанавливают в зоне размещения шламовых отходов (h_ш).

Соотношение между технологическими зонами обеспечивается при значениях h_р:h_б:h_ш=1:0,5:0,25 при подаче шламовых отходов со скоростью не ниже 0,2 м/с.

Применение способа захоронения шламовых отходов обеспечивает следующие преимущества:

- возможность одновременной отработки запасов и захоронения шламовых отходов;

- доизвлечение получаемых рассолов (увеличение коэффициента извлечения запасов);

- сокращение объемов складирования шлама на поверхности.

Способ осуществления изобретения подтвержден экспериментально на основе физического моделирования процесса с соблюдением геометрического подобия модели и натуры. В качестве натуры взята подземная камера высотой 80 м и радиусом 50 м, создаваемая в толще каменной соли с производительностью 30 м³/час по рассолу и 3 м³/час по закачиваемой шламовой суспензии плотностью 1,3 т/м³. В качестве модели использована стеклянная прямоугольная емкость высотой 500 мм и размерами 200×200 мм (рис. 2). Внутри емкость обклеивалась пластинами каменной соли толщиной 25 мм (5), потолок - толщиной 80 мм (6). В центре емкости оборудован оголовок скважины, имитируемый набором трубок: водоподающая - ∅12 мм (7), рассолозаборная - ∅8 мм (8), шламоподающая - ∅5 мм (9). Емкость заполнена насыщенным рассолом.

В верхнюю часть емкости (h_p), в межтрубье ∅12 мм и ∅8 мм, подавали пресную воду, в нижнюю (h_ш), по трубке ∅5 мм, мелкодисперсный шлам с рассолом в соотношении Т:Ж=1:5÷6.

Разнос трубок по высоте подобран таким образом, чтобы не происходило перемешивания подаваемых в емкость растворителя и шлама, т.е. в средней части емкости искусственно создана буферная зона (h_б).

Визуальные наблюдения показали растворение пластин соли в верхней части емкости, а струя шламовой суспензии при соотношении плотностей ρ_ш>ρ_расс. опускается, сохраняя свои контуры, и создает у дна камеры (ниже конца шламоподающей трубки) почти горизонтальный слой осадка (10).

Способ захоронения шламовых отходов с плотностью, превышающей плотность образуемого рассола, в эксплуатируемой соляной камере, включающий оборудование скважины концентрически расположенными водоподающей, рассолоподъемной и шламоподающей колоннами труб, подачу в камеру растворителя и отходов, извлечение рассола, отличающийся тем, что для одновременной отработки полезного ископаемого и размещения шламовых отходов в подземной выработке создают три технологические зоны: зону формирования насыщенных рассолов (h_p), буферную зону (h_б), зону размещения шламовых отходов (h_ш) с соотношением между ними h_p:h_б:h_ш=1:0,5:0,25 и с подачей шламовых отходов в зону размещения со скоростью не ниже 0,2 м/сек.

Изобретение относится к газовой отрасли промышленности, а именно к созданию подземного газохранилища - ПХГ в водоносном пласте. Технический результат - совершенствование способа создания ПХГ в водоносном пласте с использованием вододобывающих и водонагнетательных скважин за счет повышения эффективности активного воздействия на фильтрационные процессы в пласте.

Способ утилизации отходов бурения в ликвидируемую скважину // 2616302

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к утилизации отходов бурения в ликвидируемой скважине, в частности в условиях наличия многолетнемерзлых пород (ММП).

Способ эксплуатации подземного хранилища природного газа // 2615198

Изобретение относится к области газовой промышленности и предназначено для эксплуатации подземных хранилищ газа (ПХГ). В ПХГ, на которых в купольной части пласта-коллектора сооружены эксплуатационные скважины, нагнетательные скважины на периферии пласта-коллектора и контрольные скважины в промежуточной зоне между эксплуатационными и нагнетательными скважинами, производят циклическую закачку природного газа в хранилище с созданием буферного и активного его объемов и отбор активного объема газа.

Подземный водосборный резервуар угольного разреза // 2608703

Подземный водосборный резервуар угольного разреза содержит непроницаемый слой и расположенные снизу от этого слоя пространство для хранения воды и очистной слой. Пространство для хранения воды содержит первое пространство для хранения воды и второе пространство для хранения воды.

Подземное хранилище сжиженного природного газа // 2597049

Подземное хранилище сжиженного природного газа (ПХ СПГ) относится к подземной системе хранения и резервирования СПГ и может быть использовано для его накопления и выдачи потребителю.

Способ обеспечения экологической безопасности подземного хранилища газа // 2591118

Изобретение относится к области подземного хранения газа и может быть использовано в газодобывающей и нефтяной промышленности. Способ обеспечения экологической безопасности подземного хранилища газа включает его закачку через скважину, хранение и отбор газа из хранилища, при этом в зонах подземного размещения природного газа осуществляют дистанционный экологический мониторинг содержания метана в приземной атмосфере, а также непрерывный контроль концентрации метана в зонах технологических узлов.

Амбар для жидких углеводородов // 2589879

Изобретение относится к емкостям-хранилищам техногенного назначения и может быть использовано для сбора жидких углеводородов при их аварийных разливах. Устройство содержит трубные секции в виде жесткого цилиндрического корпуса с крышкой.

Способ создания подземного хранилища газа в водоносной геологической структуре // 2588500

Изобретение относится к подземному хранению природного газа в водоносных геологических структурах и, в частности, к физико-химическим методам регулирования формирования и последующего газодинамического состояния подземного хранилища газа в таких структурах.

Система локализации и регулирования жидкостей // 2583031

Группа изобретений относится к системам для локализации и регулирования жидкостей, получаемых на рабочей площадке, например площадке для бурения нефтяных или газовых скважин.

Способ захоронения co2 (варианты) // 2583029

Группа изобретений предназначена для использования в области подземного хранения CO2 и других вредных газов, а также защиты окружающей среды. Технический результат - повышение надежности хранилища и снижение затрат на его создание.

Хвостохранилище для хранения отходов горнодобывающих предприятий // 2633051

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для длительного хранения отходов переработки руд, содержащих в своем составе сульфидные минералы, которые при хранении в окислительных условиях разлагаются с образованием токсичных веществ. Хвостохранилище содержит отделенные друг от друга секции. Дно секций экранировано прочной пленкой из полимерного материала, на котором помещен слой известняка толщиной 300-400 мм с размерностью зерна 3-10 мм, при этом на слой известняка установлены дренажные трубы диаметром 200-300 мм из материала, устойчивого к кислотному воздействию. Изобретение позволяет повысить экологическую безопасность хранения хвостов путем удаления растворенных токсичных веществ из толщи песков через дренажные колодцы в слой известняка, расположенный на дне хвостохранилища и в пруд-отстойник. Заполнение хвостохранилища производится методом мокрого складирования, а хранение песков в сухом состоянии. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ создания и эксплуатации оперативного подземного хранилища природного газа, обогащенного гелием // 2638053

Изобретение относится к области газовой промышленности и предназначено для создания и эксплуатации подземных хранилищ природного газа, обогащенного гелием (ПХПГОГ). В ПХПГОГ, на которых в купольной части пласта-коллектора сооружены эксплуатационные скважины, нагнетательные скважины на заранее рассчитанном расстоянии от границы влияния эксплуатационных скважин и контрольные скважины, производят циклическую закачку природного газа, обогащенного гелием (ПГОГ), в хранилище с созданием активного его объема и сохранением буферного объема углеводородного или неуглеводородного газа и отбор активного объема ПГОГ. В процессе создания ПХПГОГ в купольной его части закачивают ПГОГ таким образом, чтобы обеспечить повышение качества хранимого ПГОГ за счет снижения риска образования обширных зон смешения ПГОГ и углеводородного или неуглеводородного газа. Кроме того, предлагаемый способ позволяет более эффективно использовать ПХПГОГ за счет возможности регулирования состава ПГОГ на устьях скважин посредством площадного регулирования закачки и отбора ПГОГ и углеводородного или неуглеводородного газов. 12 ил.

Способ предупреждения отложения хлорида натрия в призабойной зоне пласта и стволах скважин подземных хранилищ газа // 2641152

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для борьбы с солеотложением в призабойной зоне пласта и стволах скважин с целью сохранения дебита скважин в условиях высокой минерализации попутно добываемых вод. Способ предупреждения отложения исключает их образование путем поддержания концентрации хлорида натрия, растворенного в пластовой воде, на уровне, исключающем его кристаллизацию. Поддержание заданной величины концентрации обеспечивают закачкой в подземное хранилище увлажненного газа, исключающего процесс абсорбции газом влаги из пластовой воды. Требуемое количество пресной воды для увлажнения закачиваемого газа определятся как разность абсолютного максимального влагосодержания газа в пластовых условиях и абсолютного влагосодержания газа, поступающего с магистрального газопровода для закачки в подземное хранилище. Увеличивается продолжительность работы скважин и хранилищ и суммарный объем отбираемого газа, увеличивается межремонтный период, исключаются работы по ликвидации соляных пробок. 4 ил., 1 табл.

Способ изготовления резервуара для хранения и транспортировки нефти, нефтеродуктов и сжиженного природного газа // 2641922

Изобретение относится к области хранения и транспортировки нефти, нефтепродуктов (НП) и сжиженного природного газа (СПГ) и может быть использовано при производстве резервуаров для хранения и транспортировки СПГ. Cпособ изготовления резервуара для хранения и транспортировки нефти, НП и СПГ заключается в нанесении на внешнюю поверхность резервуара отражающей пленки, включающей три слоя: эпоксидный слой (грунтовка), термоплавкий (клеевой) полимерный подслой и светоотражающий слой. Изобретение позволяет существенно снизить негативное влияние солнечной энергии на охраняемые объекты, в том числе, резервуары для хранения СПГ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ мониторинга безопасности функционирования скважины подземного хранилища газа // 2643871

Изобретение относится к области мониторинга и обеспечения безопасности технологических процессов подземного хранения газа, может быть использовано в атомной, газовой, нефтяной, химической промышленности. Технический результат: повышение точности обнаружения места разгерметизации скважины. Сущность: выполняют закачку или отбор товарного газа через скважину и его хранение, одновременный наблюдательный контроль параметров технологического процесса, акустических эффектов, а затем диагностическое прогнозирование образования трещин и разрушения в конструкции скважины, степени опасности возможной утечки газа при разгерметизации в зонах конструктивных элементов и технологических узлов по явной деформации кривых изменения регистрируемых параметров при прохождении спаренной группой клапанов-отсекателей через зону разгерметизации внутрикорпусных конструкций скважины подземного хранения газа. По результатам прогнозирования оценивают опасности и возможные риски, допустимость продолжения технологического процесса подземного хранения газа при функционировании скважины с диагностируемой зоной ее разгерметизации. 3 ил.

Способ создания малопроницаемого криволинейного экрана в пористой среде при подземном хранении газа // 2645053

Изобретение относится к способу создания малопроницаемого экрана в пористой среде при подземном хранении газа в пористых пластах-коллекторах и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - повышение надежности экрана за счет закачки раствора и газа, удешевление и упрощение технологии создания экрана и улучшение экологической обстановки в районе расположения хранилища газа. По способу в изолируемой зоне пласта выбирают имеющиеся скважины или намечают в плане местности координаты новых скважин для бурения для создания малопроницаемого внутрипластового экрана. Составляют таблицу выбранных скважин с ранжированными нарастающими фильтрационно-емкостными характеристиками - ФЕС. Определяют и минимизируют необходимый объем экрана по радиусу локального экрана той скважины, которая имеет наименее низкие ФЕС, и определяют соответствующие оптимальные объемы и радиусы локальных экранов, объемы растворов и количества газа для создания локальных экранов. Создание общего криволинейного экрана начинают последовательно с первой скважины с наименьшими ФЕС путем закачки в нее расчетных объемов раствора и газа. Второй выбирают ту скважину, ФЕС которой выше, чем в предыдущей. Закачивают расчетные объемы раствора и газа. Такой порядок выдерживают вплоть до последней скважины. Ширину экрана, его радиус и объемы используемых материалов и реагентов определяют по аналитическим зависимостям с использованием оптимизаций. В результате обеспечивают существенную экономию на реагентах. Откачки пластовой воды не требуется. Не требуется разгрузочных скважин с их оборудованием высокопроизводительными погружными насосами. Не требуется откачка и утилизация пластовой воды. Использование природного газа упрощает технологию создания экрана. Замена природного горючего газа на отработанный газ удешевляет технологию и улучшает экологическую обстановку в районе расположения хранилища. 5 табл., 4 ил.