Строительство подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах

УДК 622.692

© О.И. Савич, 2013

СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ

Представлена технология создания подземных резервуаров различного назначения с возможностью ведения строительных работ круглогодично в условия многолетнемерзлых породах, даны рекомендации по снижению техногенного воздействия при эксплуатации подземных резервуаров.

Ключевые слова: Подземный резервуар, скважинная гидродобыча, плавление льда.

Технология создания подземных резервуаров в многолетне-мерзлых песчаных породах имеет ограничение, связанное с сезонностью строительства. Необходимость подъема гидросмеси песка на поверхность и его обезвоживания на открытой карте намыва затрудняет ведение работ при низких отрицательных температурах из-за замерзания оборотной воды, поэтому специалисты ООО «Подземгазпром» разработали технологию, позволяющую вести строительство круглогодично.

Технология строительства подземного резервуара во льдах предусматривает бурение вертикальной скважины до подошвы пластового льда, монтаж в скважине колонны труб для подачи пара и отбора избыточной воды, образующейся в результате плавления льда и конденсации пара, управление формой подземной емкости путем контроля уровня раздела вода-воздух. Для оттаивания льда может быть использован как водяной пар, так и жидкий теплоноситель (рис.1).

Предельный устойчивый пролет выработки-емкости в зависимости от свойств подземного льда, мощности и глубины его заложения может дости-

схема создания вертикального подземного резервуара в отложениях льда

гать 20 м. При мощности льда 10^15 м единичный объем резервуара составляет от 2000 до 2800 м3.

При создании хранилищ для жидких углеводородов производятся работы по обустройству подземных выработок-емкостей, включающие установку сква-жинного электронасоса на колонне труб НКТ, оборудованной на устье скважины задвижками, манометром и расходомером (рис. 2). Для фиксации верхнего и нижнего уровней продукта в емкости и автоматического отключения его подачи в подземный резервуар устанавливаются датчики. Загерметизированная обсадная колонна труб на устье имеет отводы, для установки дыхательного клапана и вывода кабелей.

Одно из назначений подземных резервуаров, получивших широкое распространение в последнее время, является захоронение буровых отходов (шлама и бурового раствора). Захоронение буровых отходов без разделения на твердую и жидкую фазу возможно, благодаря отрицательной температуре вмещающих пород, имеющих температуру минус 4^5 0С, а также более высокой температуре замерзания буровых отходов минус 1,5^2 0С, таким образом буровые отходы со временем переходят в твердомерзлое состояние, исключающее возможность любой их миграции. Для интенсификации промерзания, находящихся в резервуаре отходов бурения, предлагается использовать сезонное охлаждающее устройство, устанавливаемое через технологическую скважину и позволяющее в условиях климата Ямала сократить срок перевода отходов в твердомерзлое состояние в 3^4 раза [1].

После заполнения подземного резервуара буровыми отходами производится его ликвидация, для чего в обсадной колонне устанавливается цементный мост, а устье скважины срезается ниже поверхности земли и засыпается грунтом.

Рис. 2. Обустройство подземного резервуара для хранения жидких углеводородов

В качестве технических решений захоронения буровых отходов, образующихся при бурении эксплуатационных скважин на кустовых площадках, рекомендуется использовать гидротранспорт твердых и жидких буровых отходов от буровой установки до подземного резервуара, вывоз буровых отходов автотранспортом с выгрузкой их в установку приема и подачи буровых отходов над подземным резервуаром и вывоз буровых отходов автобетоносмесителями [2, 3].

Реализуемый в настоящее время способ захоронения отходов бурения в подземных резервуарах, построенных в многолетне-мерзлых непроницаемых породах, является наиболее рациональным с точки зрения экологической безопасности по сравнению с другими способами. Экологическая безопасность обеспечивается устойчивостью вмещающих пород. Условия хранения не требуют проведения дополнительных мероприятий по улучшению экранирующих свойств пород, благодаря их природной непроницаемости и переходу жидких отходов бурения в твердомерзлое состояние. Все это подтверждает экологическую надежность подземного захоронения и целесообразность применения данного способа.

Мерзлые породы (песчаные и глинистые) и подземный лед, по результатам наливов в скважины, являются непроницаемыми для испытательной жидкости и признаны пригодными для строительства в них подземных резервуаров.

Внутри образованной подземной емкости отсутствуют процессы (термоэрозия, термокарст и др.), связанные с изменениями годового теплового режима на поверхности, так как выработка закладывается на глубине ниже уровня влияния годовых амплитуд колебаний температуры.

При строительстве скважинного подземного резервуара для захоронения буровых и промышленных отходов существуют дополнительные возможности по снижению техногенного воздействия на окружающую среду, которые заключаются в следующем:

• верхняя часть геологического разреза в пределах месторождения дает возможность выбрать места расположения площадок строительства на наиболее безопасных участках, с точки зрения возможного развития опасных геологических процессов;

• максимальное приближение площадок строительства к газодобывающим кустам скважин сокращает расстояние доставки отработанных отходов к месту складирования;

• возможна консервация подземного резервуара, а в случае производственной необходимости расконсервация и дальнейшая эксплуатация.

Таким образом, в условиях вечной мерзлоты методами сква-жинной гидротехнологии технически возможно и экономически целесообразно добывать песок, сооружать резервуары для хранения углеводородов и проводить захоронение буровых и промышленных отходов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент РФ № 2438953 «Способ подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах».

2. Патент РФ № 2422218 «Способ подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах».

3. Патент РФ № 2422347 «Способ подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах».

СОДЕРЖАНИЕ

Савич И.Н., Романов В.А., Сухов Д.И.

ОСОБЕННОСТИ ПОДЭТАЖНОГО ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА ИЗ ВЫРАБОТОК РАСПОЛОЖЕННЫХ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ.........3

Ищенко В.Л., Павлов А.А., Мустафин В.И.

РАЦИОНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ВЫПУСКА РУДЫ.......................................7

Павлов А.А., Мустафин В.И., Романов В.А., Сухов Д.И. ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА РУДНОЙ МАССЫ НА ПАРАМЕТРЫ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА ПРИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ВЫСОТЕ ПОДЭТАЖА..................................12

Ищенко В.Л.

ОБОСНОВАНИЕ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ ПРИ ТОРЦЕВОМ

ВЫПУСКЕ ХРОМИТОВЫХ РУД.............................................................15

Савич И.Н., Павлов А.А., Мустафин В.И., Савич О.И. ЗАПОЛНИТЕЛЬ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ..............................................18