способ подземного захоронения избыточных рассолов калийных предприятий

Формула изобретения

Способ подземного захоронения избыточных рассолов калийных предприятий, включающий бурение скважин и закачку в них рассолов, отличающийся тем, что производят гидрогеологическое картирование и определяют места распространения рассольного горизонта в надсоляной толще с высокими фильтрационными параметрами, затем в одном из таких мест и вблизи рассолосборника предварительно бурят и обсаживают скважину, забой которой находится на 50-100 м выше предполагаемой глубины залегания кровли соляной залежи, далее осуществляют бурение опережающего ствола до пересечения кровли соляной залежи, после чего определяют интервал залегания рассольного горизонта выполнением откачки и гидрокаротажа, в котором устанавливают фильтровую колонну, и после проведения опытных испытаний, в соответствии с определенной приемистостью скважины, закачивают в нее избыточные рассолы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подземного захоронения избыточных рассолов калийных предприятий.

В последние годы на многих промышленных предприятиях, большей частью нефтегазодобывающих, в целях обезвреживания неочищаемых промстоков практикуется их подземное захоронение в глубокие поглощающие горизонты. Главными критериями, предъявляемыми к таким горизонтам, являются: достаточная приемистость, насыщенность непригодными для хозяйственного использования подземными водами, надежная изоляция от верхних водоносных горизонтов с пресной водой, залегание на технически доступных и экономически целесообразных глубинах (1).

Глинисто-солевые шламы, являющиеся отходами калийных предприятий, размещаются на поверхности в специально построенных шламохранилищах. Туда же подается большое количество избыточных рассолов, которые, частично дренируясь через ложе шламохранилища, засолоняют окружающие почвы и грунтовые воды.

Часть избыточных жидких отходов в настоящее время сбрасываются непосредственно в открытые водоемы и водотоки, что приводит к значительному загрязнению последних.

На основании анализа результатов бурения нефтеразведочных скважин в Соликамской впадине, вмещающей Верхнекамское месторождение калийных солей, для захоронения избыточных рассолов был выбран Березниковский рифогенный массив. При проведении опытных испытаний в четырех пробуренных нагнетательных скважинах глубиной 2,2-2,5 км их производительность составила 20-35 м³/час при давлениях 40-60 атм. Выполненные расчеты позволили получить следующие параметры поглощающего коллектора: коэффициент водопроводимости - 1,3-4,3 м²/сутки, коэффициент фильтрации - 0,06-0,2 м/сутки, коэффициент приемистости - 0,5-3,8 м³/час атм. Данные гидрогеологические параметры являются неудовлетворительными, поэтому подземное складирование жидких отходов калийного производства сейчас не производится.

Известен способ подземного захоронения избыточных рассолов калийных предприятий, включающий бурение скважин и закачку в них рассолов, который принят за прототип (2).

Недостатком известного способа является низкая приемистость поглощающего коллектора.

Целью изобретения является повышение приемистости поглощающего коллектора.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве поглощающего коллектора используют надсолевой рассольный горизонт.

Данный горизонт выделен в нижней части соляно-мергельной толщи, залегающей на покровной каменной соли и представленной в основном мергелями и глинами, реже известняками, гипсом, ангидритом и каменной солью. Горизонт рассольных подземных вод хлоридно-натриевого состава не имеет строгой литолого-стратиграфической привязки к каким-то определенным слоям литологически разнородной соляно-мергельной толщи. Практически он представляет из себя пространственно ограниченную гидрохимическую зону крепких рассолов с минерализацией более 200 г/л, распространенную над первым выдержанным соляным прослоем в прогибах и местами над кровлей соляной залежи в пределах тектонических поднятий.

Рассольные воды так иногда называемого карстового рассольного горизонта циркулирует в зоне затрудненного водообмена, которая выделяется в самой нижней части соляно-мергельной толщи и сложена проницаемыми водоносными прослоями мергелей, гипсов и непроницаемыми прослоями глин.

Общая картина движения подземных вод в пределах этой зоны заключается в следующем. От области питания (сводовые поднятия), где происходит перетекание воды из верхних горизонтов по вертикальным трещинам, подземный сток направлен по напластованию к осям впадин и мульд. Формирование рассолов связано с выщелачиванием солей из нижней части соляно-мергельной толщи и покровной соли и насыщение ими подземных вод в области питания и по пути транзита. Рассольный горизонт имеет спорадическое распространение и наиболее широко развит над сводами соляных куполов, там, где развит карстогенный контакт с покрывающими породами.

Способ осуществляют следующим образом.

Производят гидрогеологическое картирование и определяют места распространения рассольного горизонта в надсоляной толще с высокими фильтрационными параметрами. Затем в одном из таких мест и вблизи рассолосборника предварительно бурят и обсаживают скважину, забой которой находится на 50-100 м выше предполагаемой глубины залегания кровли соляной залежи. Далее осуществляют бурение опережающего ствола до пересечения кровли соляной залежи, после чего определяют интервал залегания рассольного горизонта выполнением откачки и гидрокаротажа, в котором устанавливают фильтровую колонну, и после проведения опытных испытаний, в соответствии с определенной приемистостью скважины, закачивают в нее избыточные рассолы.

Способ испытан в натурных условиях. На территории Третьего Березниковского калийного рудоуправления было проведено гидрогеологическое картирование и установлены места распространения рассольного горизонта в нижней части соляно-мергельной толщи с высокими фильтрационными параметрами. Затем в одном из таких мест, вблизи сборника избыточных рассолов, была предварительно пробурена и обсажена скважина, забой которой находился на 50 м выше предполагаемой глубины залегания кровли соляной залежи. Далее было осуществлено бурение опережающего ствола до пересечения кровли соляной залежи. После этого в результате выполнения откачки и гидрокаротажа было определено, что в интервале 232-277 м залегают три поглощающие зоны общей мощностью 13 м. В данном интервале была установлена фильтровая колонна. В ходе проведения опытных испытаний приемистость скважины составила 32 м³/час при свободном наливе. Выполненные расчеты показали, что коэффициент водопроводимости рассольного горизонта равен 140 м²/сутки, коэффициент фильтрации - 10,8 м/сутки. После окончания испытаний в скважину начали закачивать избыточные рассолы в объемах, соответствующих ее приемистости.

Источники информации

1. Севастьянов О. М., Захарова Е.Е. Подземное захоронение стоков - эффективный способ их обезвреживания. Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейской территории России и Урала. Материалы региональной конференции. Под ред. Е.С. Контаря. - Екатеринбург: Минприроды РФ, Правительство Свердловской обл., Комприроды по Свердловской обл., УрО РАН, УГГГА, 2000. В двух книгах. Кн. 1, с. 250-251.

2. Липницкий В.К., Трофимов В.И. Подземный сброс промышленных стоков калийных предприятий. Экологические проблемы районов деятельности калийных предприятий: Сб. науч. тр. Под ред. А.Г. Лопушняка. - Л.: ВНИИГ, 1989, с. 115-125.