Способ подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах


 


Владельцы патента RU 2438953:

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Надым" (ООО "Газпром добыча Надым") (RU)

Способ включает транспортировку отработанных буровых отходов от буровой установки к подземному резервуару (1), закачку их через скважину (2) в подземный резервуар и перевод в твердомерзлое состояние. При размещении буровых отходов в подземном резервуаре в его верхней части создают свободное пространство (7) объемом не менее 9% относительно объема жидкости, содержащейся в буровых отходах. Спускают через скважину до дна подземного резервуара в осадок буровых отходов сезонное охлаждающее устройство (3). Перевод буровых отходов в твердомерзлое состояние ведут при температуре, ниже температуры вмещающих многолетнемерзлых пород, в направлении от вертикальной оси подземного резервуара к его боковой поверхности. Повышается эффективность процесса захоронения буровых отходов в подземном резервуаре за счет сокращения сроков переведения буровых отходов в твердомерзлое состояние. 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при эксплуатации подземных резервуаров-хранилищ, создаваемых в многолетнемерзлых породах через скважину для захоронения отходов бурения.

Известен способ захоронения буровых отходов, включающий извлечение из общего объема отходов жидкой фазы и последующую закачку ее в глубокие поглощающие горизонты, а захоронение твердых буровых отходов осуществляют на полигоне (В.Ж.Аренс, В.И.Соркин, А.С.Хрулев, Г.Х.Хчеян. Использование скважинной гидротехнологии при освоении углеводородных месторождений севера. Вестник российской академии естественных наук, 2008, том 8, №1 с.33-38).

Недостаток данного способа заключается в отрицательном экологическом воздействии на природу. Захоронение жидких буровых отходов в поглощающие горизонты не исключает их дальнейшую миграцию, а из-за возможных затоплений полигона паводковыми водами не исключается попадание отходов в природные водоемы.

В условиях Севера целесообразнее использовать способ захоронения буровых отходов в резервуарах, построенных в многолетнемерзлых породах (В.Ж.Аренс, В.И.Соркин, А.С.Хрулев, Г.Х.Хчеян. Использование скважинной гидротехнологии при освоении углеводородных месторождений севера. Вестник российской академии естественных наук, 2008, том 8, №1 с.33-38).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ захоронения буровых отходов в подземном резервуаре, созданном в многолетнемерзлых породах через скважину (А.с. СССР №1620391, B65G 5/00). Способ включает транспортировку отработанного бурового раствора, содержащего буровой шлам, от буровой установки к подземному резервуару, закачку отработанного бурового раствора через скважину в подземный резервуар, отстаивание отработанного бурового раствора в подземном резервуаре, откачку осветленной части бурового раствора на поверхность для повторного использования, переведение оставшейся в подземном резервуаре части бурового раствора со шламом в твердомерзлое состояние за счет естественного охлаждения от вмещающих подземный резервуар многолетнемерзлых пород и повторную закачку отработанного бурового раствора в подземный резервуар.

Недостаток данного способа заключается в низкой эффективности, связанной с длительностью процесса перевода буровых отходов в твердомерзлое состояние за счет притока холода от окружающих подземный резервуар многолетнемерзлых пород.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности процесса захоронения буровых отходов с устранением указанных недостатков.

Техническим результатом решения этой задачи является:

- достижение более низкой температуры, обеспечивающей замерзание буровых отходов, в центральной и нижней части подземного резервуара;

- повышение устойчивости подземного резервуара за счет удаления из его центральной части к периферийной зоне незамерзшего бурового раствора;

- предотвращение возможного разрушения покрывающих пород в результате увеличения объема при замерзании жидкой составляющей буровых отходов.

Для достижения этого результата в способе подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах, включающем транспортировку отработанных буровых отходов от буровой установки к подземному резервуару, закачку их через скважину в подземный резервуар и перевод в твердомерзлое состояние, согласно изобретению при размещении буровых отходов в подземном резервуаре в его верхней части создают свободное пространство объемом не менее 9% относительно объема жидкости, содержащейся в буровых отходах, спускают через скважину до дна подземного резервуара в осадок буровых отходов сезонное охлаждающее устройство, и перевод буровых отходов в твердомерзлое состояние ведут при температуре, ниже температуры вмещающих многолетнемерзлых пород, в направлении от сезонного охлаждающего устройства, расположенного в районе вертикальной оси подземного резервуара, к его боковым поверхностям

Создание в подземном резервуаре свободного пространства объемом не менее 9% от объема жидкости, содержащейся в буровых отходах, предотвращает разрушение покрывающих пород в результате увеличения объема при замерзании жидкой составляющей буровых отходов, так как плотность воды на 9% меньше плотности образующегося льда.

Перевод буровых отходов в твердомерзлое состояние при температуре, ниже температуры многолетнемерзлых вмещающих пород, позволяет замораживать жидкие буровые отходы, содержащие растворенные соли, добавляемые в буровые растворы для понижения температуры их замерзания.

Перевод буровых отходов в твердомерзлое состояние в направлении от оси подземного резервуара к его боковым стенкам позволяет быстрее замораживать содержимое центральной части, в которой, при обычной технологии замораживания, создается зона с более высоким содержанием растворенных солей, характеризующаяся более низкой температурой замерзания. Кроме того, развитие процесса обрушения подземного резервуара вероятнее в его центральной части, поэтому наиболее полное промерзание буровых отходов в этой области повышает устойчивость подземного резервуара.

Спуск через скважину до дна подземного резервуара сезонного охлаждающего устройства и погружение его в осадок буровых отходов обеспечивает замерзание в первую очередь осадка твердых буровых отходов, теплопроводность которых выше теплопроводности жидких отходов. Благодаря этому увеличивается поверхность, через которую поступает холод в подземный резервуар, и промерзание жидких отходов происходит не только от вертикальной оси подземного резервуара, но и от его нижней части, а в известном способе (прототипе) промерзание происходит, преимущественно, в верхней части подземного резервуара за счет естественного охлаждения в зимний период.

Предлагаемый способ подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах поясняется чертежом.

В подземном резервуаре 1, созданном в многолетнемерзлых породах через буровую скважину 2, размещают буровые отходы и спускают сезонное охлаждающее устройство 3, погружают его в осажденный буровой шлам 4 до дна подземного резервуара 1. Над осажденным буровым шламом 4 образуется слой жидких буровых отходов 5, в котором формируются участки замерзших буровых отходов 6. При размещении буровых отходов в подземном резервуаре 1 в верхней части его полости создано свободное пространство 7.

Способ подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах осуществляют следующим образом.

Буровые отходы, включающие буровой шлам 4 и жидкие буровые отходы 5, образующиеся при проведении буровых работ, транспортируют от буровой установки (не показана) к месту захоронения отходов и размещают их через скважину 2 в подземном резервуаре 1. При его заполнении буровыми отходами в верхней части полости подземного резервуара 1 создают свободное пространство 7 объемом не менее 9% от объема жидкости, содержащейся в размещаемых буровых отходах. Буровой шлам 4 оседает на дне подземного резервуара 1, а жидкие буровые отходы 5 размещаются над буровым шламом 4. После заполнения подземного резервуара 1 в скважину 2 спускают сезонное охлаждающее устройство 3 с погружением в буровой шлам 4 до дна подземного резервуара 1. В холодный период года по сезонному охлаждающему устройству 3 передается холод от поверхности в подземный резервуар 1, при этом температура сезонного охлаждающего устройства 3 определяется температурой окружающего воздуха и будет значительно ниже температуры вмещающих подземный резервуар 1 пород. Теплообмен между сезонным охлаждающим устройством 3 и буровыми отходами приводит к переходу их в твердомерзлое состояние с образованием замерзших участков 6 вдоль оси подземного резервуара 1 вокруг сезонного охлаждающего устройства 3. При этом в твердомерзлое состояние быстрее всего переходит буровой шлам 4, так как его теплопроводность выше, чем жидких буровых отходов 5. В дальнейшем происходит переход жидких буровых отходов 5 в твердомерзлое состояние в направлении от оси сезонного охлаждающего устройства 3 и от замерзшего бурового шлама 4 к стенкам подземного резервуара 1. Образование замерзших участков 6 у стенок подземного резервуара 1 происходит также за счет запаса холода во вмещающих многолетнемерзлых породах. Сезонное охлаждающее устройство 3 работает только при разнице отрицательных температур на поверхности и в подземном резервуаре 1 вокруг сезонного охлаждающего устройства, поэтому охлаждение буровых отходов в центральной части подземного резервуара 1 будет происходить при температурах, главным образом, ниже температур вмещающих многолетнемерзлых пород.

При замерзании буровых отходов в подземном резервуаре 1 их объем увеличивается на величину, превышающую на 9% объем жидкости, содержащейся в буровых отходах и, таким образом, произойдет заполнение всего объема подземного резервуара 1, включая полость 7, без воздействия на покрывающие подземный резервуар 1 многолетнемерзлые породы.

Примером конкретной реализации предлагаемого способа служит захоронение буровых отходов при бурении газовых скважин на газовых месторождениях полуострова Ямал. Буровые отходы, состоящие из бурового шлама объемом 1650 м3 и жидких буровых отходов объемом 3000 м3 транспортируют к месту их захоронения и размещают в подземном резервуаре объемом 5000 м3. При этом объем жидкой фазы буровых отходов с учетом жидкости, содержащейся в поровом пространстве бурового шлама (40%), составляет 3660 м3. Объем незаполненной части 7 подземного резервуара 1 равен 350 м3, что составляет 9,6% от суммарного объема жидкости, содержащейся в буровых отходах. Таким образом, при замерзании буровых отходов заполнен почти весь полезный объем подземного резервуара, в котором общий объем замерзших буровых отходов составит 4979,4 м3. Температура воздуха на поверхности в зимний период достигает минус 40°C - минус 50°C, что обеспечивает охлаждение наружного теплообменника (конденсатора) охлаждающего устройства и снижение температуры вокруг его подземной части (испарителя) до минус 35°C - минус 45°C, что достаточно для перевода в твердомерзлое состояние буровых отходов, содержащих добавки для снижения температуры замерзания. Продолжительность холодного сезона для условий полуострова Ямал составляет 9 месяцев.

Таким образом, совокупность вышеперечисленных признаков обеспечивает решение задачи повышения эффективности подземного захоронения буровых отходов в подземном резервуаре, созданном в многолетнемерзлых осадочных породах.

Способ подземного захоронения буровых отходов в многолетнемерзлых породах, включающий транспортировку отработанных буровых отходов от буровой установки к подземному резервуару, закачку их через скважину в подземный резервуар и перевод в твердомерзлое состояние, отличающийся тем, что при размещении буровых отходов в подземном резервуаре в его верхней части создают свободное пространство объемом не менее 9% относительно объема жидкости, содержащейся в буровых отходах, спускают через скважину до дна подземного резервуара в осадок буровых отходов сезонное охлаждающее устройство и перевод буровых отходов в твердомерзлое состояние ведут при температуре ниже температуры вмещающих многолетнемерзлых пород в направлении от вертикальной оси подземного резервуара к его боковым поверхностям.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству подземных хранилищ в скальных грунтах. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации глубоких хранилищ (полигонов захоронения) жидких промышленных отходов в подземной среде.

Изобретение относится к области подземного хранения в многолетнемерзлых породах и может быть использовано в газовой, нефтедобывающей и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и предназначено для удаления воды из газовых и газоконденсатных природных хранилищ. .
Изобретение относится к нефтегазовой отрасли промышленности и может быть использовано при создании и эксплуатации подземных хранилищ природного газа в истощенных нефтегазовых месторождениях.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в условиях соляных и калийных рудников. .

Изобретение относится к созданию и эксплуатации подземных резервуаров, созданных в устойчивых породах, например в отложениях растворимых солей, и может быть использовано для хранения природных и промышленных газов в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации предприятий глубинного захоронения промышленных жидких отходов.

Изобретение относится к области захоронения жидких отходов в виде рассола, в том числе радиоактивных, в подземных камерах, сооружаемых в отложениях каменной соли. .

Изобретение относится к низкотемпературной теплоэнергетике и может быть использовано предпочтительно для метрополитенов. .

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и предназначено для эксплуатации подземных газохранилищ (ПХГ) на базе истощенных нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к подземной (заглубленной) системе хранения и резервирования СПГ, а именно к экономичным, пожаро- и взрывобезопасным хранилищам, расположенным ниже уровня земли (или в ее уровне), и может быть использовано для накопления и выдачи СПГ потребителю, особенно, где недостаточно газа или вовсе отсутствует трубопроводный природный газ, а также для покрытия пикового потребления газа (в системе «пик-шейвинга»).

Изобретение относится к подземной системе хранения и резервирования СПГ, а именно к экономичным, пожаро - и взрывобезопасным хранилищам, расположенным ниже уровня земли, и может быть использовано для накопления и выдачи СПГ потребителю, особенно, где недостаточно или вовсе отсутствует трубопроводный природный газ, а также для покрытия пикового потребления газа (в системе «пик-шейвинга»).

Изобретение относится к области пневматического транспорта, а именно к устройствам для ввода сыпучих материалов в пневмотранспортный горизонтальный трубопровод, и может быть использовано в строительной, деревообрабатывающей, сельскохозяйственной, химической и пищевой отраслях промышленности.

Изобретение относится к области пневматического транспорта, а именно к устройствам для ввода сыпучих материалов в пневмотранспортный горизонтальный трубопровод, и может быть использовано в строительной, деревообрабатывающей, сельскохозяйственной, химической и пищевой отраслях промышленности.

Изобретение относится к строительству подземных хранилищ в скальных грунтах. .

Изобретение относится к технологии захоронения промышленных отходов в подземных камерах и может быть использовано для извлечения промышленных отходов из подземных горных выработок.

Изобретение относится к подземному хранению газа и предназначено для определения влияния различных форм природно-техногенных геодинамических процессов на безопасность эксплуатации подземного хранилища газа (ПХГ).

Изобретение относится к способу и устройству для складывания в стопу плитообразных изоляционных материалов из минеральных волокон, в частности из каменных волокон и/или минеральных волокон, в котором несколько плит из изоляционного материала расположены с прилеганием друг к другу своими большими поверхностями, причем эти поверхности плит из изоляционного материала расположены в стопе вертикально.

Изобретение относится к способу и устройству для складывания в стопу плитообразных изоляционных материалов из минеральных волокон, в частности из каменных волокон и/или минеральных волокон, в котором несколько плит из изоляционного материала расположены с прилеганием друг к другу своими большими поверхностями, причем эти поверхности плит из изоляционного материала расположены в стопе вертикально.

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на повышение надежности испытания на герметичность подземных резервуаров, например, в каменной соли за счет увеличения точности определения месторасположения дефекта и величины утечки
Наверх