Способ захоронения жидких стоков в геологической среде

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к захоронению жидких стоков в геологической среде. Первоначально выполняют выделение в геологической среде областей, обладающих развитой системой открытых трещин, имеющих гидродинамическую проницаемость и наличие механизма нисходящей фильтрации флюидов. Затем выполняют бурение к этим областям закачных скважин и закачку через эти скважины сточных вод. При этом выделение в геологической среде областей с нисходящей фильтрацией флюидов включает установление областей массива пород вулканитного типа, обладающих открытым действующим разломом. Причем в выделенных областях с нисходящей фильтрацией флюидов сверху лежащий осадочный чехол, представленный осадочными породами, прилегает к нижележащему массиву вулканитов, а открытый действующий разлом связывает осадочный чехол с массивом вулканитов. Выделенные области с нисходящей миграцией флюидов исследуют путем отбора кернов и при необходимости искусственно увеличивают проницаемость этих областей вокруг существующего разлома. Повышается эффективность захоронения жидких стоков в геологической среде. 1 ил.

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от загрязняющих поверхностную гидросферу жидких стоков, любого состава и с любыми загрязнителями. Обеспечивает повышение эффективности захоронения жидких стоков в геологической среде. Сущность изобретения: способ включает использование для захоронения жидких стоков геологическую среду, в области с нисходящей миграцией флюидов, путем закачки жидких стоков через скважины. Для чего по данным геофизических исследований выделяют области геологической среды с нисходящей миграцией флюидов имеющие открытый, действующий разлом, обладающие необходимым для захоронения режимом фильтрации или же специально обеспечивают необходимые параметры фильтрации, после чего через нагнетательные скважины закачивают в эти области захораниваемые стоки.

Известны различные способы подземного захоронения промышленных и городских жидких отходов. К наиболее распространенным из них относятся: закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты; захоронение стоков в рыхлых породах зоны аэрации большой мощности (за счет использования сорбционной емкости вмещающих пород); захоронение отходов в искусственно созданные емкости в слабопроницаемых глинистых и соленосных породах (с помощью механической выемки пород, гидроразрыва пласта, подземных взрывов или растворения соли); захоронение в отработанные горные выработки (шахты, рудники); использование отдельных видов сточных вод в системе заводнения нефтяных пластов на нефтепромыслах. При этом пласт-коллектор в ближайшей (в радиусе 20-30 км) окрестности не должен выходить на дневную поверхность или иметь связь с рекой.

Среди указанных способов к близким аналогам заявленного изобретения относятся способы подземного захоронения жидких отходов путем их закачки через поглощающие скважины в пласты-коллекторы (Гольдберг В.М., Скворцов Н.П., Лукьянчикова Л.Г. Подземное захоронение промышленных сточных вод. - М.: Недра, 1994. - 282 с.).

Общим основным недостатком этих способов является низкая эффективность захоронения жидких стоков, обусловленная возможностью их проникновения на дневную поверхность, а также загрязнением приповерхностной части литосферы.

В качестве основного прототипа был принят «Способ захоронения радиоактивных и других токсичных жидких отходов» (патент РФ N 2173490, класс G21F 9/24, авторов - Коробова А.Д., Солдаткина С.И.), согласно которому захоронение жидких отходов производят в недрах низкотемпературной гидротермальной системы, расположенной в областях тектоно-магматической активности и функционирующей в толще кислого стекловатого пеплопемзового материала на глубине 250-400 м. При этом для захоронения используется система неглубоких скважин, пробуренных в цеолитизированных и глинизированных витрокластических породах в зонах латеральных потоков гидротерм на участках отсутствия поверхностной разгрузки термальных вод.

Недостатком данного и других способов является их несколько ограниченная область применения в геологической среде с низкотемпературной гидротермальной системой, к тому же обладающей возможностью только латеральных потоков.

Кроме этого к недостаткам необходимо отнести довольно низкие параметры таких технологий: их производительность составляет 20-35 м3/час жидких стоков (при давлениях 40-60 атм.). Параметры поглощающего коллектора имеют следующие значения: коэффициент водопроводимости 1,3-4,3 м2/сутки, коэффициент фильтрации - 0,06-0,2 м/сутки, а коэффициент приемистости - 0,5-3,8 м3/час атм.

Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего наиболее эффективное захоронение жидких стоков в геологической среде.

Решение этой задачи достигается тем, что первоначально методами геофизики выделяют геологическую среду, обладающую областями с нисходящей миграцией флюидов, имеющими определенные проницаемости (открытый, действующий разлом) для обеспечения должного режима фильтрации захораниваемых стоков.

Выделенные области с нисходящей миграцией флюидов затем изучают путем отбора кернов и их исследования. При необходимости искусственно увеличивают проницаемость этих областей, вокруг существующего разлома.

После чего через специально пробуренные нагнетательные скважины в эти зоны закачивают захораниваемые стоки, с обеспечением возможности их нисходящей миграции.

Применение перечисленных операций обуславливает появление целого ряда новых положительных достоинств у заявленного изобретения.

Согласно вышеизложенной сущности изобретения к первому и главному его отличию относится использование для захоронения жидких стоков геологической среды, обладающей областями с нисходящей миграцией флюидов, имеющими определенные проницаемости для обеспечения должного режима фильтрации.

В практике подземного захоронения стоков целенаправленного использования геологической среды, обладающей областями с нисходящей миграцией флюидов, имеющими определенные проницаемости для обеспечения должного режима фильтрации для транзита по ним вглубь литосферы жидких стоков не известно.

Способ осуществляется следующим образом (фиг. 1). Первоначально необходимо обеспечить методами геофизики создание благоприятных условий для продвижения захораниваемых вод вглубь геологической среды посредством установления областей массива пород вулканитного типа 4, обладающих открытым, действующим разломом 3 и достаточно развитой системой трещин (при чем с открытой трещиноватостью), превращающей эти породы в хорошие коллектора, а также наличие в них механизма, засасывающего вглубь литосферы сточные воды.

Для этого методами геофизики первоначально выделяют геологическую среду, обладающую областями с нисходящей миграцией флюидов, имеющими определенные проницаемости для обеспечения должного режима фильтрации.

Методы включают исследование характеристик трещиноватости выделенных областей геологической среды. Осуществляется по кернам, методом люминесцентной дефектоскопии (включающим микроскоп МБС-10 с микрофотоустройство МФУ, цифровой фотоаппарат Sony DSC-W200, ультрафиолетовый облучатель Line 506), адаптированным к скальным породам.

Затем при необходимости, например, взрывными технологиями увеличивают проницаемость этих выделенных областей, для обеспечения эффективной скорости (30-50 м/сут или 1,25-2,0 м/час) нисходящей миграции сточных вод.

Для предотвращения контакта с дневной поверхностью 1 или водоносным слоем, необходимым условием является наличие осадочного чехла 2 состоящего из пород с малой проницаемостью (глиносодержащие).

После чего через специальные закачивающие скважины 5, пробуренные к этим областям, осуществляют закачку в них жидких стоков, которые благодаря действующему механизму нисходящей миграции перемещаются вглубь литосферы 6.

Необходимо отметить, что проявления природной нисходящей миграции подземных вод к настоящему времени зафиксированы во многих частях верхней части литосферы мира (но до настоящего времени этот природный механизм не использовался при захоронении сточных вод). Механизм проявления такой формы нисходящей миграции флюидов зачастую связан со снижением гидродинамического потенциала с глубиной, что, в свою очередь, обусловлено рядом геологических факторов (за счет разницы в литологическом строении, емкостно-фильтрационных свойств и др.).

В частности, нисходящая фильтрация подземных вод была зафиксирована в Куринской впадине, что связано с природным механизмом нисходящей инфильтрацией подземных вод из осадочного чехла (массива осадочных пород) вглубь толщи (массива) вулканитов (1. Боревский Л.В., Кремнецкий А.А. Геологическая роль подземных вод при прогрессивном метаморфизме в условиях открытых и закрытых систем // Сборник: Подземные воды и эволюция литосферы. М., Наука, 1985. Т. 2. С. 8-13.

2. Яковлев Л.Е. Инфильтрация воды в базальтовый слой земной коры. М., Наука, 1999. - 200 с.).

Необходимо отметить, что толщи вулканитов (зеленых, бурых, а также кислых и известково-щелочного типа) широко развиты в различных частях литосферы. Так, детальная документация разрезов многочисленных скважин в Северо-Восточном Приладожье (Российская Федерация) показала, что здесь вулканиты слагают 2-е толщи. В них перерыв между лавовыми излияниями фиксируется частичным размывом нижней толщи, горизонтом туффитов и пачкой гравелитов с прослоями аргиллитов.

В Казахстане вулканитовые массивы также широко распространены - например, вулканиты характерны для Чингизской палеоостровной дуги, кремнекислые вулканиты Центрального Казахстана.

Способ захоронения жидких стоков в геологической среде, включающий выделение в геологической среде областей, обладающих развитой системой открытых трещин, имеющих гидродинамическую проницаемость и наличие механизма нисходящей фильтрации флюидов, бурение к этим областям закачных скважин и закачку через эти скважины сточных вод, отличающийся тем, что выделение в геологической среде областей с нисходящей фильтрацией флюидов включает установление областей массива пород вулканитного типа, обладающих открытым действующим разломом, при этом в выделенных областях с нисходящей фильтрацией флюидов сверху лежащий осадочный чехол, представленный осадочными породами, прилегает к нижележащему массиву вулканитов, а открытый действующий разлом связывает осадочный чехол с массивом вулканитов, причем выделенные области с нисходящей миграцией флюидов исследуют путем отбора кернов и при необходимости искусственно увеличивают проницаемость этих областей вокруг существующего разлома.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам обращения с радиоактивными отходами и может быть использовано для утилизации облученного графита. Cпособ глубинного захоронения облученного графита уран-графитовых ядерных реакторов включает предварительную подготовку отходов к глубинному захоронению, выбор тектонически устойчивых участков земной коры.

Изобретение относится к области локализации низкоактивных и очень низкоактивных радиоактивных отходов. Хранилище радиоактивных отходов включает нижний защитный инженерный барьер, образованный основанием, ложем и дренажной системой, радиоактивные отходы и верхний защитный инженерный барьер, образованный верхней подушкой, укрывной пленкой из высокоплотного полиэтилена и верхним покрытием.

Изобретение относится к техническим средствам погружения в геологические формации земной коры. Радиоизотопное устройство для погружения в геологической формации земной коры содержит тепловыделяющие и соединительные элементы, образующие однослойную осесимметричную тепловыделяющую структуру.

Изобретение относится к средствам захоронения радиоактивных отходов (РАО) атомной энергетики и исследования глубинных слоев литосферы. Устройство содержит осесимметричную тепловыделяющую пространственную структуру (1), образованную тепловыделяющими и соединительными элементами (2, 3).

Изобретение относится к технологиям обращения с токсичными и радиоактивными технологиями и может быть использовано при разработке месторождений с закладкой выработанного пространства.

Изобретение относится к области приповерхностного захоронения твердых или отвержденных радиоактивных отходов (РАО). Способ приповерхностного захоронения РАО включает в себя создание котлована, бетонирование его дна и стенок, образование в основании котлована экрана с абсорбирующим веществом.

Изобретение относится к способу подготовки и захоронения радиоактивных отходов (РАО). Заявленный способ включает доставку РАО к месту захоронения, подготовку РАО, размещение РАО в объеме захоронения и окончательную изоляцию от окружающей среды.

Изобретение относится к средствам захоронения радиоактивных отходов (РАО), а также средствам исследования (6, 7) геологических пород (8) в глубинных слоях литосферы вплоть до мантии (9).

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при захоронении высокотоксичных и радиоактивных отходов в рудниках при камерных системах разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

Заявленное изобретение относится к способу сооружения хранилища для радиоактивных отходов. Заявленный способ включает бурение скважины в вечномерзлотных породах, спуск и цементирование обсадной колонны, размещение в скважине контейнеров с радиоактивными отходами, герметизацию верхней части скважины.

Изобретение относится к сооружению и эксплуатации подземных резервуаров и хранилищ в отложениях каменной соли и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от загрязняющих поверхностную гидросферу стоков с городских территорий. Обеспечивает повышение эффективности захоронения жидких отходов (стоков) в геологической депонирующей среде.

Изобретение относится газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для хранения природных и промышленных газов в растворимых породах, например отложениях каменной соли.

Изобретение относится к методам создания объекта подземного хранения природного газа в водоносных геологических структурах и, в частности, к физико-химическим методам управления движением газоводяного контакта (ГВК) при отборе газа из подземного хранилища газа в таких структурах.

Изобретение относится к газовой отрасли и может быть использовано при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа (ГГХГ). Способ заканчивания и эксплуатации скважины ПХГ заключается в том, что осуществляют бурение до кровли продуктивного пласта, спуск и цементирование эксплуатационной колонны и бурение скважины в продуктивном пласте.

Изобретение относится к области газовой промышленности, в частности к объектам магистрального газопровода, и может быть использовано для сокращения потерь природного газа при эксплуатации узла сбора конденсата системы очистки технологического газа компрессорной станции.

Группа изобретений относится к системе и способу управления режимами эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ) в составе интегрированной автоматизированной системы управления технологическими процессами ПХГ и предназначена для поддержки персонала диспетчерской и геологической служб управления ПХГ при принятии оперативных решений по режимам эксплуатации ПХГ и его отдельных скважин.

Изобретение относится к подземным хранилищам сжиженного природного газа (СПГ), а именно к высоконадежным пожаро- и взрывобезопасным резервуарам, и может быть использовано для резервирования, хранения и выдачи СПГ потребителю, особенно, где недостаточно или вовсе отсутствует трубопроводный природный газ, а также для покрытия пикового потребления газа.

Изобретение относится к области подземного хранения газов и может быть использовано, преимущественно, для создания хранилищ гелия или водорода в отработанных выработках и карьерах.

Изобретение относится к сооружению и эксплуатации подземных резервуаров и хранилищ в отложениях каменой соли и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к захоронению жидких стоков в геологической среде. Первоначально выполняют выделение в геологической среде областей, обладающих развитой системой открытых трещин, имеющих гидродинамическую проницаемость и наличие механизма нисходящей фильтрации флюидов. Затем выполняют бурение к этим областям закачных скважин и закачку через эти скважины сточных вод. При этом выделение в геологической среде областей с нисходящей фильтрацией флюидов включает установление областей массива пород вулканитного типа, обладающих открытым действующим разломом. Причем в выделенных областях с нисходящей фильтрацией флюидов сверху лежащий осадочный чехол, представленный осадочными породами, прилегает к нижележащему массиву вулканитов, а открытый действующий разлом связывает осадочный чехол с массивом вулканитов. Выделенные области с нисходящей миграцией флюидов исследуют путем отбора кернов и при необходимости искусственно увеличивают проницаемость этих областей вокруг существующего разлома. Повышается эффективность захоронения жидких стоков в геологической среде. 1 ил.

Наверх