Способ экологической защиты территорий от загрязнения нефтепродуктами

 

Изобретение относится к защите окружающей среды. Способ экологической защиты характеризуется тем, что на территории, подлежащей защите, бурят группу скважин, посредством которых ведут отбор воды до образования депрессионной воронки, накапливают нефтепродукты в воронке, а затем извлекают их. При этом по меньшей мере одну скважину размещают за пределами пятна загрязнения, а извлечение нефтепродуктов ведут с дебитом, обеспечивающим соблюдение условия неразрывности потока нефтепродуктов, поступающих в депрессионную воронку. При реализации способа дебит нефтепродуктов устанавливают исходя из условия R_i·V_i·S_i/R_j·V_j·S_j=сonst, где R_i, R_j - плотность нефтепродуктов в i-том и j-том сечениях пятна загрязнения; V_i, V_j - скорость течения нефтепродуктов в i-том и j-том сечениях пятна загрязнения; S_i, S_j - площади i-того и j-того сечения пятна загрязнения.

В изобретении обеспечивается ликвидация тонкослойных скоплений нефтепродуктов с поверхности грунтовых вод. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и предназначено для очистки грунтовых вод от загрязнения нефтепродуктами, проникающими на поверхность водоносных горизонтов, развитых в пределах территорий нефтеперерабатывающих предприятий, терминалов-хранилищ жидких углеводородов, аэродромов и т.д.

Известен способ извлечения нефтепродуктов с поверхности грунтовых вод, включающий бурение скважин с углублением в водоносный горизонт и последующее извлечение нефтепродуктов через пробуренные скважины (см. авт. свид. СССР N 1657624, М.кл. E 21 B 43/00, опубл. 23.06.91г).

Недостатком известного способа является трудоемкость раздельного отбора нефтепродуктов с поверхности грунтовых вод в связи с использованием для этой цели заборного устройства, которое размещают на границе фаз. Текущие изменения уровенного режима грунтового горизонта при использовании данного способа приводят к неизбежному попаданию воды в откачиваемые нефтепродукты, что приводит к необходимости дополнительной очистки извлеченных нефтепродуктов. Вместе с тем указанный способ неэффективен при наличии большого числа отдельно лежащих пятен загрязнения, поскольку не позволяет "стянуть" их в одно место для последующего извлечения, а также при ликвидации тонкослойных скоплений нефтепродуктов, в тех случаях, когда доступ к этим скоплениям с дневной поверхности затруднен ввиду наличия строений на территории развития пятна загрязнения.

Известен также способ экологической защиты территорий от загрязнения нефтепродуктами, принятый в качестве прототипа, в соответствии с которым бурят группу скважин, отбор воды ведут до образования депрессионной воронки, накапливают нефтепродукты в воронке, а затем извлекают их (см. авт. свид. СССР N 861328, М.кл. C 02 F 1/00, опубл. 07.09.81г.).

Недостатком известного способа является низкая эффективность извлечения нефтепродуктов, что связано с множественностью факторов, определяющих характер зависимости интенсивности притока нефтепродуктов в депрессионную воронку от дебита скважины. При высоком дебите нарушаются условия неразрывности потока нефтепродуктов, что негативно сказывается на эффективности ликвидации пятна загрязнения. Наряду с этим известный способ предназначен для использования в зоне размещения пятна загрязнения и не позволяет привлечь нефтепродукты за пределы контура зоны загрязнения для последующего извлечения.

Задачей настоящего изобретения является создание способа активной защиты территорий от загрязнения нефтепродуктами путем локализации или управления перемещением пятна загрязнения.

Для решения поставленной задачи в известном способе экологической защиты территорий от загрязнения нефтепродуктами, в соответствии с которым бурят группу скважин, отбор воды ведут до образования депрессионной воронки, накапливают нефтепродукты в воронке, а затем извлекают их, согласно изобретению, по меньшей мере одну скважину размещают за пределами пятна загрязнения, а извлечение нефтепродуктов ведут с дебитом, обеспечивающим соблюдение условия неразрывности потока нефтепродуктов, привлекаемых в депрессионную воронку.

При этом дебит нефтепродуктов устанавливают исходя из условия R_iV_iS_i/R_jV_jS_j=const, где R_i, R_j - плотность нефтепродуктов в i-том и j-том сечениях пятна загрязнения; V_i, V_j - скорость течения нефтепродуктов в i-том и j-том сечениях пятна загрязнения; S_i, S_j - площади i-того и j-того сечения пятна загрязнения.

Размещение скважин в зоне загрязнения позволяет локализовать пятно загрязнения, предотвратив его "расползание" за пределы зоны первоначального скопления нефтепродуктов. При этом, если доступ с дневной поверхности к скоплению нефтепродуктов не затруднен, появляется возможность произвести очистку загрязненной территории непосредственно в зоне первоначального скопления нефтепродуктов. Для этого путем отбора воды из скважин обеспечивают создание депрессионной воронки, в которую стекаются нефтепродукты. Накопившиеся в пределах образованной воронки нефтепродукты извлекают, тем самым обеспечивая очистку территории от загрязнения.

В случае затрудненного доступа к пятну загрязнения с дневной поверхности, например, когда скопления нефтепродуктов располагаются под зданиями, на территориях специализированных производств и в других случаях, по меньшей мере одну скважину размещают за пределами зоны локализации пятна загрязнения. За счет отбора воды из пробуренных скважин обеспечивается создание депрессионной воронки, при этом наличие, по меньшей мере, одной скважины за пределами пятна загрязнения позволяет создать депрессионную воронку, центр которой находится за пределами зоны первоначального скопления нефтепродуктов, что позволяет переместить пятно загрязнения в нужном направлении, а затем извлечь накопленные в депрессионной воронке нефтепродукты в удобном для создания очистной системы месте.

При этом извлечение нефтепродуктов ведут с дебитом, обеспечивающим неразрывность потока привлекаемых в воронку нефтепродуктов. Для этого дебит нефтепродуктов устанавливают в соответствии с вышеприведенной зависимостью (1). Неразрывность слоя нефтепродуктов, поступающих в депрессионную воронку, способствует эффективному сбору тонкослойных скоплений, которые наиболее часто встречаются в зонах техногенных загрязнений.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид в плане пятна загрязнения на территории промышленного объекта, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1 - вариант реализации способа при извлечении нефтепродуктов в месте их исходного залегания, на фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1 - вариант реализации способа при извлечении нефтепродуктов после их перемещения за пределы исходного положения пятна загрязнения, на фиг.4 показана схема скважины, снабженной водоподъемным и нефтяным насосами.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В пределах зоны загрязнения бурят разведочные скважины 1, с помощью которых выявляют наличие скопления нефтепродуктов и границу контура пятна загрязнения 2 (исходное положение пятна загрязнения обозначено пунктирной линией). Затем бурят водопонизительные скважины 3, которые оборудуют водоподъемными насосами 4, и очистные скважины 5, оборудованные нефтяными насосами 6. Скважины 3, 5 бурят как внутри исходного положения пятна загрязнения 2, так и вне его, в соответствии с задачей, решаемой при реализации способа.

Размещение скважин 3, 5 внутри исходного контура пятна загрязнения 2 направлено на локализацию пятна в исходных границах и последующее извлечение нефтепродуктов в пределах загрязненной территории. Размещение скважин 3, 5 за пределами пятна загрязнения 2 позволяет обеспечить его перемещение в требуемом направлении. Последнее является необходимым в случае наличия на дневной поверхности промышленных сооружений, затрудняющих или делающих невозможным проведение работ по ликвидации техногенного скопления нефтепродуктов в месте его залегания.

Выбор направления отвода скопления нефтепродуктов осуществляют в соответствии с гидрогеологическими условиями очищаемой территории.

По окончании вышеуказанных подготовительных операций с помощью водоподъемных насосов производят водопонижение грунтовых вод на территории пятна загрязнения 2 (см. фиг.2). Образовавшаяся депрессионная воронка 7 служит для сбора нефтепродуктов в пределах радиуса депрессии и обеспечивает локализацию пятна загрязнения 2. Стекающие в воронку 7 нефтепродукты за счет молекулярных связей углеводородов увлекают за собой близлежащие тонкослойные скопления, обеспечивая тем самым неразрывность потока нефтепродуктов, привлекаемых в воронку 7. После накопления соответствующего количества нефтепродуктов в воронке 7 включают нефтяной насос 6, с помощью которого откачивают накопившиеся в воронке 7 нефтепродукты. При этом производительность насоса 5 устанавливают исходя из условия неразрывности потока нефтепродуктов, поступающих в депрессионную воронку 7.

Для соблюдения этого условия ведут непрерывный мониторинг состояния пятна загрязнения 2 с помощью измерительных средств (на чертежах не показаны), размещаемых в разведочных скважинах 1. Посредством проводимых измерений получают данные о плотности (R), скорости течения (V) нефтепродуктов, а также рассчитывают площадь (S) пятна загрязнения в i-том и j-том сечениях. По полученным данным устанавливают дебит скважины 5 путем регулирования производительности нефтяных насосов 6.

В частном случае при реализации изобретения возможен вариант размещения нефтяного насоса 6 совместно с водоподъемным насосом 4 в водопонизительной скважине 3, как это показано на фиг.4.

При размещении скважин 3, 5 за пределами пятна загрязнения 2 обеспечивается создание депрессионной воронки 7 вне контура первоначального размещения пятна загрязнения 2. Это позволяет привлечь нефтепродукты в требуемую зону и тем самым предотвратить распространение пятна загрязнения 2 в нежелательном направлении. Для реализации этой задачи проводят водопонижение грунтовых вод с помощью скважин 3 (см. фиг.3), что позволяет создать депрессионную воронку 7 с центром, находящимся за пределами зоны первоначального скопления нефтепродуктов. Это позволяет осуществить выведение пятна загрязнения 2 с места его первоначальной локализации на территорию, доступную для проведения работ по извлечению нефтепродуктов (см. фиг. 1). Затем посредством насосов 6 откачивают накопившиеся в воронке 7 нефтепродукты, соблюдая условие неразрывности потока, в соответствии с вышеизложенным.

Таким образом, реализация предложенного способа экологической защиты территорий от загрязнения нефтепродуктами позволяет обеспечить ликвидацию тонкослойных и разрозненных скоплений нефтепродуктов с поверхности грунтовых вод в удобном для проведения природоохранных работ месте.

Формула изобретения

1. Способ экологической защиты территорий от загрязнения нефтепродуктами, в соответствии с которым бурят группу скважин, отбор воды ведут до образования депрессионной воронки, накапливают нефтепродукты в воронке, а затем извлекают их, отличающийся тем, что по меньшей мере одну скважину размещают за пределами пятна загрязнения, а извлечение нефтепродуктов ведут с дебитом, обеспечивающим соблюдение условия неразрывности потока нефтепродуктов, поступающих в депрессионную воронку.

2. Способ экологической защиты территорий от загрязнения нефтепродуктами по п. 1, отличающийся тем, что дебит нефтепродуктов устанавливают исходя из условия
R_i · V_i · S_i / R_j · V_j · S_j = const,
где R_i, R_j - плотность нефтепродуктов в i-том и j-том сечениях пятна загрязнения;
V_i, V_j - скорость течения нефтепродуктов в i-том и j-том сечениях пятна загрязнения;
S_i, S_j - площади i-того и j-того сечения пятна загрязнения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4