Способ ликвидации загрязнения подземных вод

 

Использование: охрана подземных пресных вод от загрязнения и горнодобывающая промышленность при скважинной разработке месторождений. Сущность изобретения: устанавливают ареал загрязнения и производят закачку в водоносный пласт пресной воды через нагнетательные скважины , которые размещают на главной линии тока ареала распространения загрязнения между источником загрязнения и областью разгрузки, причем закачку пресной воды осуществляют с напором, большим напора источника загрязнения, но меньшим напора на границе области питания при размещении нагнетательных скважин от источника загрязнения, на расстоянии, большем расстояния между скважиной и ближайшей к источнику загрязнения границей ее области захвата. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕС! .1,1Х

РЕСПУБЛИК (я)з E 03 В 3/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) (21) 4805997/29 (22) 26.03.90 (46) 15,04.93. Бюл. ¹ 14 (71) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Р, Г.Абдул м а э и то в, Л. B. M а н охи н, А.T,Ïàèàðèí. P.Х.Муслимов и Б.В.Анисимов (73) Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (56) Бочевер Ф.M., Лапшин Н,Н„Орадовская А.Е, Защита подземных вод от загрязнения, M., Недра, 1979, с. 155, (54) СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД (57) Использование; охрана подземных пресных вод от загрязнения и горнодобываюИзобретение относится к охране подземных пресных вод от загрязнения и может быть примейено в горнодобывающей промышленности. при скважинной разработке месторождений.

Цель изобретения — локализация источника загрязнения и ускорение очистки зоны загрязнения, Указанная цель достигается описываемым способом, вкл ючакхцим закачку в водоносный пласт пресной воды через нагнетательные скважины и отбор загрязнений.

Новым является то, что перед закачкой пресной воды устанавливают ареал загрязнения, а нагнетательные скважины размещают на главной линии тока ареала. Ж 1809850 АЗ щая промышленность при скважинной разработке месторождений. Сущность изобретения: устанавливают ареал загрязнения и производят закачку в водоносный пласт пресной воды через нагнетательные сква>кины, которые размещают HB главной линии тока ареала распространения загрязнения между источником загрязнения и областью разгрузки, причем закачку пресной воды осуществляют с напором, большим напора источника загрязнения, но меньшим напора на границе области питания при размещении нагнетательных скважин от источника загрязнения. на расстоянии, большем расстояния между скважиной и ближайшей к источнику загрязнения границей ее области захвата. 6 ил. распространения загрязнения между источником загрязнения и областью разгрузки, причем закачку пресной водь1 осуществляют с напором, большим напора источника загрязнения, но меньшим напора на границе области питания при размещении нагнетательных скважин от источника загрязнения на расстоянии большем расстояния между скважиной и ближайшей к источнику загрязнения границей ее области захвата, На фиг. 1 представлена схема ареала зоны загрязнения и линии тока пресных вод; на фиг. 2 — график изменения напора подземных вод по пласту в естественных условиях; на фиг. 3 — схема локализованной зоны загрязнения и линии тока пресных вод

1809850 при осуществлении предлагаемого способа, на фиг. 4 — график изменения напора в различных зонах пласта;.на фиг. 5 — геологический профиль участка загрязненного подземного водоносного пласта; на фиг. 6график изменения содержания хлоридов в роднике во времени.

На фиг. приняты следующие обозначения: Нп — напор на границе области питания, Нз — напор источника загрязнения, Нд — напор в нагнетательной скважине.

Способ осуществляют в следующей по.следовательности.

На залежи пресной воды проводят исследование скважин. Определяют параметры пласта. Отбирают пробы воды. Проводят электроразведку, Строят карты ареала загрязнения и геологические профили. Определяют напор на границе области питания и зоны источника загрязнения. Исследования проводят через сеть наблюдательных скважин или используют скважины нефтедобычи.

Рассмотрим осуществление предлагаемого способа на примере залежи пресной воды, которая подвергалась загрязнению хлоридами.

По результатам электроразведки было выявлено, что фильтрационный поток с хлоридами формируется в зависимости от коллекторной характеристики пласта и направления естественного стока воды (фиг. 1). Загрязненный поток в большей степени "скатывается" по главной линии тока (по зонам наименьших фильтрационных сопротивлений), загрязняя пресную воду в роднике, Наибольшая концентрация хлоридов наблюдается на главной линии тока ареала загрязнения, Сам источник загрязнения не обнаруживается. Предполагаемая зона

его нахождения круг радиусом 200 м.

Исследованиями определяют глубину залегания загрязненной залежи и напор в различных тачках пласта (фиг, 2).

По результатам исследования приступают к использованию предлагаемого способа.

На расчетном расстоянии от зоны источника загрязнения на главной линии тока ареала загрязнения размещают нагнетательную скважину (M 1). Производят обустройство и осуществляют в нее закачку пресной воды с напором большим, чем напор источника загрязнения. При этом давление в зоне с наибольшей загрязненностью повышается. При повышении напора из-за увеличения градиента давления между нагнетательной скважиной и родником скорость фильтрации в загрязненной части пласта возрастает.

55 ся от загрязнения.

Пример конкретного выполнения, Осуществление предлагаемого способа рассмотрим на примере опытных работ по очистке загрязненного родника у лесничества. "Поташная поляна" ТССР (фиг. 1, 5). В

Избирательное увеличение скорости фильтрации только в загрязненной части приводит к ускорению ее очистки.

По мере закачки жидкости между нагйетательной скважиной и источником загрязнения градиент давления постепенно снижается и становится равным нулю (фиг, 4), Фильтрация в этой части пласта затухает и тем самым источник загрязнения локали"0 зуется. При закачке с большим напором, чем напор источника загрязнения, потокоразделяющая граница между закачиваемой в нагнетательную скважину пресной водой и источником загрязнения находится между

15 ними (линии А, фиг. 3). При закачке пресной воды образуется область захвата нагнетательной скважины (N. 1). Поэтому.нагнетательную скважину необходимо размещать на определенном расстоянии от ближайшей

20 границы зоны источника загрязнения к роднику, чтобы область захвата нагнетательной скважины не заходила за источник загрязнения. В противном случае пресная вода будет проникать за источник загрязнения и, 25 если он не ликвидирован, очистка зоны загрязнения не произойдет.

Количество вводимых нагнетательных скважин зависит от площади загрязнения, градиента естественного потока и коллекЗ0 торской характеристики водоносного пласта. При незначительной приемистости и большом ареале загрязнения количество нагнетательных скважин увеличивается.

Напор в области закачки пресных вод

З5 должен быть меньше напора на границе области пйтания, В противном случае фильтрация будет происходить против естественного стока пресных вод и ареал загрязнения распространится по всему пла40 сту.

В процессе проведения работ по ликвидации области загрязнения подземных вод проводят исследования по выявлению источника загрязнения путем;

45 обследования технического состояния наземных и подземных сооружений; вертикального электрического зондирования; закачки йндикаторов и др.

50 После обнаружения источника загрязнения он ликвидируется. Последующим увеличением объема закачки пресной воды s нагнетательную скважину и увеличением области захвата эона локализации очищает1809850

1984 r. из-за утечек сточной воды в системе нефтедобычи началось загрязнение родника, Содержание хлоридов в роднике нарастало и в 1987-1988 г. оно составило

713 — 830 мг/л (фиг. 6). 5

Дебит загрязненного родника составлял 150 м /сут. Проведенными электроразведкой и геофизическими исследованиями скважин был определен ареал загрязнения подземных вод и параметры пласта. Было 10 установлено, что водоносный пласт, залегающий на глубине 70 и, загрязнен сточными водами. Пласт представлен крупнозерни- стыми песчаниками. Толщина водоносного пласта составляет 9 м. Скорость движения 15 подземных вод, определенная по скважинам, составляет 1,0 м/сут, (коэффициент фильтрации). Область питания родника находится на расстоянии 2500 м от родника.

Между областью питания и родником нахо- 20 дятся разводящие водоводы и скважины нефтедобычи со сточной водой. Предполагаемый источник загрязнения находится на расстоянии 1130-1530 м. На ареале загрязнения был выделен след наибольшей кой- 25 центрации осолонения.

Согласно предлагаемому способу между зоной источника загрязнения и родником с учетом расчетной области захвата пробу- . рили нагнетательную скважину. 30

По зависимости, приведенной в книге

В,M.Ãoëáåðã и С.газда Тидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения". Ы„ Недра, 1984, с. 60 положение области захвата нагнетательной 35 скважины определили по формуле

2жт к 4 где Q = 312 м /сут — приемистость пласта з (определяется поданным пробной закачки); 40

m = 9 м — средняя толщина водоносного пласта, К 1,0 м/сут — коэффициент фильтрации, 4 = 0,024 и/и — градиент естественного 45 стока:

312

2 3,14 9 0,024 1,0

С учетом ближайшей границы зоны источника загрязнения (1130 и) и расчетной области захвата (230 м) нэ расстоянии 900 м от родника (1130 — 230) была введена под закачку пресной воды (р. Кама) скв. M 1 (фиг.

5). Закачку воды проводили в течении 11 мес. Было закачано 111 тыс. м воды с напоз ром Hp, = 20 — 26 м, напор в области питания

Ня = 60 м, напор источника загрязнения

Нз = 27 — 37 м, Содержание хлоридов снизилось до величины ниже предельно-допустимои концентрации (350 мг/л).

Произведен ными деталь н ими обсл едованиями технического состояния колонн был выявлен и ликвидирован источник загрязненИя (скв. N. 2). Увеличением объемов закачки в скв. М 1 до 580 м /сут зона локализации была очищена.

Для очистки родника от хлоридов естественным путем после ликвидации источника загрязнения потребуется 5,6 лет (определено расчетным путем). Суммарный отбор воды из оодника за 5, 6 лет составил бы 306,6тыс. м .

Сокращение времени очистки зоны загрязнения составит 4,7 лет (5,6-0,9), где 5, 6 лет естественный путь, 0,9 =

11 мес

12 мес — предлагаемый,способ, Формула изобретения

Способ ликвидации загрязнения подземных вод, включаюший закачку в водоносный пласт прес >ой воды через нагнетательные скважин. и отбор загрязнений, отличающийся тем, что перед закачкой пресной воды устанавливают ареал загрязнения, а нагнетательные скважины размещают на главной линии тока ареала распространения загрязнения между источником загрязнения и областью разгрузки, причем закачку пресной воды осуществляют с напором, большим напора источника загрязнейия, но меньшим напора на границе области питания при размещении нагнетательных скважин от источника загрязнения на расстоянии, большем расстояния между скважиной и ближайшей k источнику загрязнения границей ее области захвата, 1809850

»» о

Э о (-»

v л

Ф:5 о ф»K оо = cf со ф ф

Ф

33 х ф о

-Ъ

М

Я 0Ч

Я о

Cl Я,»

М

& Я ох с6 (б

М Е О Я ое х

Я х

Ф

Р

»»5 х (») о С> о

Х х 33

sa x х и в

Ф (D х

Я. cS

Г-» Ы М о ом ох 4 Я

В С Ф Х а3 л &» сб

Ф Х»=5»ф. ф а. ыо вы (б йф хо

М а5

Ы

Q к

CL 63 о

Ы Я ох

Е» сб о а. (» Вч о ха и Ы кю

Ф ф (» с6

Е С5

Ю Cl х.

С» 23

05 X х

_#_

3"(М оф ф фо

1809850 гго г60 г40 гг0 г00

460

<40

ia0

5253 песчаники ИЗЗОМ глины

Е Б изнестняки ЯИ моргали

Г==.) аленролиты ИЯ пресные ноды а„.

Условные обозначения:

Cf, мг/л

800 ь

600

400

200

I980 I982 I984 I986 I908 I990

Фае. 5 годы

Составитель P.Àáäóëìàçèòîâ

Техред M.Moðãåíòàë Корректор А.Коэориэ

Редактор Л.Пигина

Произаодстаеиио- издательский коиоииат "Патент", г. Ужгород, ул.гагаригга, 101

Закаэ 1297 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5