Fiabilitatea ecologică a cavernelor subterane technogene - ecologie

BK Lapochkin, candidat la Științele Geologice și Mineralogice (Institutul de Geoecologie RAS), L.K. Sylvestrov, candidat la Științe Tehnice

Mai mult de 50 de ani de experiență în utilizarea cavernelor antropice în săruri de piatră ca facilități de depozitare a lichidelor și gazelor de hidrocarburi a făcut posibilă identificarea unui număr de probleme, dintre care cea mai importantă este scurgerea produselor depozitate în masa de sare. Scurgerile pot apărea atunci când se depozitează deșeuri industriale periculoase, inclusiv radioactive, care pot duce la contaminarea chimică sau radioactivă regională a teritoriului cu consecințe grave pe termen lung.







Scurgerile (pierderile) de substanțe stocate pot fi cauzate de trei factori principali:

permeabilitatea masivului sarii, continand caverna tehnogenica;

hidro-fracturi (macro- și micro-cracare) ale sării, datorită creșterii presiunii lichidului;

scurgerea carcasei la contactul cu pietrele traversate de puț în timpul forării.

Studiile pe scară largă a proprietăților fizice și mecanice și filtrarea sărurilor realizate în ultimii ani în teren și laborator condițiile din țările industrializate din Europa și din Statele Unite au furnizat date reprezentative privind aceste proprietăți, sarea in situ (în sity).

Aceste noi descoperiri au aratat ca roca de sare nu este un izotropă continuu impermeabil la lichide și gaze de material elastic flexibil, capabil să micro- complet samozalechivat și macro-fisuri sub acțiunea presiunii externe. Conform noilor idei, rocă de sare in situ „, acest ansamblu structural elemente neomogene, adică heterogene, policristalin, material complex, cu permeabilitate redusă având un proprietăți de plastic pronunțate. sare foarte scăzută rocă permeabilitate (în m2 ordine 10-21-10-22) în anumite sarcini și (sau) condițiile termodinamice pot crește în mii sau mai multe ori, fără apariția macrocracks fracturare structura semne vizibile de distrugere si pierderea de continuitate.

Studiile au arătat că magnitudinea și natura permeabilității sarii rocilor pot avea factori precum:

geneza și morfologia unei zone specifice de depozite saline (depozit de rezervor, deformare piedmont, structură de dom);

porozitatea și tipul ei (deschis, închis, amestecat, fisurat, granular, concentrat, împrăștiat etc.);

prezența fracturii latente originale latentă și prezența micro- și macrocrafturilor, a materialelor străine capabile de adsorbție sau aderență pe suprafața sării în sistem;

condițiile de filtrare termodinamică și, în special, dinamica acestora de-a lungul direcției fluxului (temperatură, presiune, umiditate);

tipul de fluid filtrat prin sare (gaz, soluții apoase de săruri, hidrocarburi sau lichide organice).

Pentru evaluările finale ale permeabilității unei anumite cantități de sare, este necesară cunoașterea exactă a diverselor combinații ale acestor factori, care, dacă este necesar, le vor gestiona, schimbându-se în direcția dorită. Acest lucru va permite, de asemenea, să se determine minimul optim al informațiilor inițiale privind proprietățile sarii, care este necesar pentru explorarea geologică (evaluare), care reprezintă cea mai importantă etapă în proiectarea depozitării subterane în sare rocă.

fractură Efect (fisurare) a sării poate fi cauzată de depășirea presiunii lichidului admisibilă în cavitatea și, prin urmare, pentru a împiedica restricționarea sale necesare de limitare a presiunii de cracare creată în interiorul cavității. Așa cum arată rezultatele cercetării, limitarea presiunii poate fi controlată la rupere de dezvoltare tempo (cracare). În general, rata de fisuri de fractură măsurate în experimente de câmp pe godeurile, de obicei, mai mare decât era de așteptat sub creșterea presiunii naturale în cavitățile chiar și cu contribuția semnificativă de dilatare termică a lichidului.

Cu toate acestea, în caverne cu o dimensiune verticală suficient de mare și cu un lichid a cărui densitate este mult mai mică decât densitatea matricei, sarea poate fi ruptă hidraulic, adică este supusă crăpării. Trebuie subliniat faptul că majoritatea studiilor efectuate până acum nu indică condițiile care ar trebui create pentru manifestarea acestui mecanism.

Etanseitatea carcasei în contact cu roci furnizate în mod obișnuit o simplă operație de „packer“ sau setare, în spațiul inelar al sondelor de plug carcasa ciment ( „jumperii“) întărirea soluției de ciment special ulei bine.







Se folosesc și alte sisteme de etanșare (prăjini) ale inelului, care sunt concepute pentru o perioadă foarte lungă de timp (sute sau chiar mii de ani). Aceste sisteme includ folosirea în timp a materialelor naturale, neinvazive. Acestea includ bentonite, săruri și altele asemenea.

Tamponarea de calitate asigură o etanșeitate a contactului dintre carcasa cimentată și inelul de ciment cu o gamă largă de roci. În același timp, nu există nici o mișcare de lichid de-a lungul inelului de ciment, și în rocile înconjurătoare, adică rocile adiacente trunchiului sondei forate.

O atenție deosebită se concentrează asupra secțiunilor puțului de foraj traversat de sare. Aceasta este cea mai sensibilă zonă în care pericolul scurgerilor este cel mai mare datorită contactului în ea a diferitelor materiale: sare de rocă, piatră de ciment și oțel, cu același nivel de solicitare mecanică.

Scurgerile prin contactul podului de ciment cu sare sub presiune ridicată în cavitate sunt posibile pentru mulți ani. În sprijinul acestei ipoteze, s-au efectuat mai multe serii de studii în care contactele sarii "inelului de ciment" s-au făcut, de regulă, să dispară la tensiuni mari, adică fără a ține seama de proprietățile geologice ale sării.

Rezumând rezumatul preliminar, putem face următoarele judecăți:

Rock de sare nu este, așa cum părea anterior majoritatea practicienilor solizi, izotrop, impermeabile la lichide și gaze elasto-plastic mijlocii capabile complet samozalechivat micro- și macro-fisuri formate în ea din diferite motive. Este „un material extrem de dificil, și, prin urmare, trebuie să fie competente, rezonabile, bazată pe cunoașterea exactă a proprietăților sale, utilizarea ca un mediu pentru construirea caverne de om.

Studiile naturale nu confirmă inevitabilitatea fracturării hidrice a sarei.

Până în prezent, nu s-au obținut date experimentale, care confirmă, fără îndoială, niciuna dintre cele trei mecanisme potențiale de scurgere menționate mai sus în toate condițiile naturale și tehnologice.

Mecanismele de scurgere din caverne pot varia în funcție de compoziția, structura și proprietățile sării și dinamica creșterii presiunii în cavitate.

Este important să se înțeleagă că este imposibil să se asigure etanșeitatea absolută a cavernelor și să se obțină absența completă a scurgerilor de cel puțin unele produse (sau deșeuri) stocate în astfel de caverne. Cu toate acestea, este posibil și necesar să se asigure, în fiecare caz specific, un nivel rezonabil acceptabil (optim) de pierderi și să se creeze un mod de funcționare în care să nu se depășească, în primul rând prin limitarea presiunii maxime de funcționare.

Valorile normative ale pierderilor admisibile ale produsului depozitat din rezervoarele subterane în sare de rocă la presiunea maximă de funcționare

Notă: se adoptă un an de pastehnie egal cu 365,25 de zile.

Dovada recunoașterii oficiale a permeabilității masivei de sare rocă gazdă în Rusia este documentele de reglementare existente privind instalațiile de depozitare subterană. Aceste documente reglementează nivelurile admise de pierderi ale produsului depozitat din rezervoarele subterane (cavernele antropice) în săruri de piatră (a se vedea tabelul).

Valorile pierderilor de lichide stocate enumerate în tabel sunt calculate pe baza rezultatelor obținute în testele comune privind etanșeitatea puțurilor de procesare și rezervoarelor subterane și este foarte semnificativ faptul că toleranțele în ambele cazuri sunt aceleași.

Trebuie remarcat faptul că într-un document normativ, posibilitatea pierderii produsului din rezervoarele subterane provocate de om în săruri de piatră nu a fost indicată deloc, adică nu a fost recunoscută oficial. Cu toate acestea, a stabilit normele pentru scăderea presiunii admisibile în testele privind etanșeitatea puțurilor tehnologice. Ulterior, ratele de pierdere au fost reglementate, dar au fost indicate numai pentru lichidele hidrocarbonate, iar pentru sonde au fost asociate cu adâncime (0,04 m3 / zi pentru o adâncime de 300 m și 0,1 m3 / zi pentru 1500 m).

Datele prezentate în tabel sunt determinate ținând seama de experiența străină și internă a exploatării depozitelor subterane în săruri de piatră și în ordine de mărime se corelează cu cele mai recente recomandări ale experților străini. În același timp, se presupune că echipamentul tehnologic al puțurilor tehnologice ale sondei tehnologice, etanșeitatea carcasei și cimentarea înaltă a spațiului inelar. (Permeabilitatea pietrei de ciment ar trebui să fie la nivelul de 10-18 - 10-16 m2). În plus, se presupune că suprafața sărurilor învecinate adiacente rezervorului subteran nu conține macrocracare, care poate provoca scurgerea fluidului la valori inacceptabile.

Având în vedere semnificația aparentă a valorilor reduse ale scurgerilor de lichide, în special pe durata de viață a unui rezervor subteran în sare de rocă (50 de ani), valorile lor relative la volumul produsului depozitat sunt mici. Ele sunt incomparabil mai mici decât scurgeri din fermele de tancuri de teren (ferme tanc) de capacitate egală.

2 Kpome sunt depozitate la primul fluid de intrare există și (așa-numita unică folosință) pierderea mai puțin semnificativă a produsului depozitat la umezirea adsorbția suprafața interioară în crăpături și pori și așa mai departe.

Pe baza acestei utechki2 admisibil normalizat sistemic aceeași pentru sonde tehnologice și rezervor și nu depind de adâncimea găurii și volumul acesteia din urmă, se poate concluziona că pierderile de fluid nu sunt peste tehnogennoi suprafața cavității, și mai ales în zona locală regiunea șirului de carcasă; scurgeri întâmplă „flux“ sub forma spațiului podbashmachnogo filtrare distribuite uniform în matrice suprapusă, și mai departe la o sare neîntreruptă pe acoperiș.

Pierderea caverne făcute de om construite mod geotechnological în formațiuni saline, poate provoca efecte negative asupra mediului numai dacă lichidul stocat în timpul operației trece deasupra părții superioare a straturilor de sare purtătoare. Aceste efecte includ contaminarea acviferelor, inclusiv potabila, poluarea apelor de suprafață, de incendiu și de explozie a gazelor combustibile, hidrocarburi lichide și abur

Informații despre lucrarea "Fiabilitatea ecologică a cavernelor subterane technogene"

Secțiunea: Ecologie
Numărul de caractere cu spații: 12047
Număr de mese: 1
Număr imagini: 0







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: