Гидрогеоэкологический контроль на полигонах закачки промышленных сточных вод

Главная / Новости / Гидрогеоэкологический контроль на полигонах закачки промышленных сточных вод

Настоящее методическоеруководство содержит обширный материал правового, нормативно-методического,научно-технологического характера по реализации технологии подземногозахоронения сточных вод (ПЗС). Главной составляющей документа являютсяотраслевые правила, определяющие особенности и последовательность выполненияработ по научно-техническому обоснованию, проектированию, согласованию,строительству и эксплуатации систем ПЗС. Документ предназначен дляиспользования при подземном захоронении сточных вод газовой промышленности вусловиях, существенно отличающихся от условий функционирования объектов другихотраслей экономики. Специфику этих условий определяет следующее:

промышленные сточные воды(жидкие отходы) нефтегазового комплекса в значительной части представляют воду,добытую вместе с газом, нефтью, углеводородным конденсатом и поэтому подлежащуювозврату в недра;

в результате отборауглеводородов в недрах образуются обширные области с пониженным пластовымдавлением; закачка сточных вод позволяет частично восстановить нарушенноеприродное гидродинамическое равновесие;

газовая промышленностьрасполагает необходимой геолого-промысловой информацией, технологиями,скважинами, оборудованием; на ее предприятиях в течение десятилетий успешнопрактикуется захоронение сточных вод в глубокозалегающие поглощающие горизонты;

объемы сточных водпредприятий газовой промышленности сравнительно невелики.

Методическое руководствобазируется на многолетнем опыте теоретических разработок, лабораторныхэкспериментов, проектирования, строительства и эксплуатации систем подземногозахоронения сточных вод в различных отраслях экономики, и прежде всего вгазовой промышленности. Документ создан на основе законодательных и нормативныхактов Российской Федерации. По мере изменения законодательства он подлежиткорректировке для приведения его в соответствие с правовой базой.

Руководство подготовленоавторским коллективом высококвалифицированных специалистов в областигазопромысловой гидрогеологии, охраны окружающей среды и гидрогеоэкологии.

Работа отмечена в качествеприоритетной в ежегодном (1999 г.) выпуске отчета ОАО «Газпром» в областиохраны окружающей среды.

В процессе работы наддокументом авторы учли замечания и пожелания рецензентов и согласовывающихсторон. Наиболее ценные замечания были получены от специалистов Всероссийскогонаучно-исследовательского института охраны природы (документ был представлендля рассмотрения б. Госкомэкологии РФ).

Методическое руководство вустановленном порядке согласовано с Министерством топлива и энергетики РФ, Министерствомприродных ресурсов РФ, Госгортехнадзором РФ, Управлением науки, новой техники иэкологии ОАО «Газпром», утверждено заместителем Председателя Правления ОАО«Газпром» В. В. Ремизовым и вводится в действие со дня опубликования сроком напять лет для практического применения на предприятиях газовой отрасли.

1.ПРАВОВАЯ БАЗА ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД*

*Раздел подготовлен с участием Е.В. Ивановой (Ямбурггаздобыча) и А.Н.Ильченко (Севкавнипигаз).

Вода является важнейшим компонентомокружающей природной среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природнымресурсом. Она используется и охраняется в Российской Федерации как основа жизнии деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечиваетэкономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существованиеживотного и растительного мира.

Отношения в сфереводопользования регулируются Водным кодексом Российской Федерации (1995) путемустановления правовых основ использования и охраны водных объектов.

Подземное захоронениесточных вод является одним из видов пользования недрами, имеющим цельюпредотвращение загрязнения земной поверхности, открытых водоемов и пресныхподземных вод жидкими промышленными, сельскохозяйственными икоммунально-бытовыми отходами.

Правовые аспекты подземногозахоронения изложены в Положении об охране подземных вод (1985), в законах РФ«Об охране окружающей природной среды» (1991), «О недрах» (1992, 1995), «Оплате за пользование водными объектами» (1998), в Положении о порядке лицензированияпользования недрами (1992), Положении о системе управления природопользованиемв ОАО «Газпром» (1999) и других документах.

В Положении об охранеподземных вод (статья 47-1) говорится, что подземное захоронение промышленныхсточных вод наиболее целесообразно для удаления небольших количеств сильнозагрязненных и токсичных сточных вод, не поддающихся очистке существующимиметодами. Кроме того, отмечается, что подземное захоронение промышленныхсточных вод запрещается во всех случаях, когда они могут явиться источникомзагрязнения водоносного горизонта, используемого для хозяйственно-питьевоговодоснабжения, бальнеологических и промышленных целей.

Статья 54 Закона РФ «Обохране окружающей природной среды» запрещает сброс производственных и бытовыхотходов в водоемы общего пользования и подземные водоносные горизонты.Поскольку толкование этой статьи очень широко, законодатель выпустилПостатейный комментарий к Закону, из которого следует, что эти требованиянаправлены в первую очередь на охрану подземных водоносных горизонтов, водыкоторых уже используются для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, атакже водоносных горизонтов, содержащих бальнеологические и используемые дляпромышленных целей воды. Запрет не распространяется на захоронение промышленныхсточных вод в глубокозалегающие пласты-коллекторы. В последующем Комментарии кстатье 54 «Охрана окружающей среды от производственных и бытовых отходов»Закона РФ «Об охране окружающей природной среды» при решении вопроса подземногозахоронения сточных вод указывается на необходимость руководствоватьсяПоложением о порядке лицензирования пользования недрами.

Законом Российской Федерации«О недрах» (статья 6) к разновидностям пользования недрами отнесеныстроительство и эксплуатация подземных сооружений, не связанных с добычейполезных ископаемых. При этом недра предоставляются в пользование в видегорного отвода (статья 7) специальным государственным решением в виде лицензии(статья 11).

В соответствии со статьями13, 14 Положения о порядке лицензирования пользования недрами предоставлениенедр для захоронения вредных веществ и отходов производства, сброса сточных воддопускается только в особых случаях и при соблюдении специальных требований иусловий. Пользование недрами осуществляется по специальным проектам,дополнительно предусматривающим: регламентацию максимальных объемов сточных води концентрации вредных веществ в них, создание и ведение мониторинга в пределахгорного отвода и на прилегающей к нему территории.

Статья 144 Водного кодексаРФ устанавливает требования к использованию водных объектов для сброса сточныхвод.

Требования к сбросу сточныхпромысловых вод до начала опытно-промышленной эксплуатации месторождениясодержатся также в Правилах разработки газовых и газоконденсатных месторождений.

Необходимость разработкинормативных правовых актов, регулирующих порядок размещения промышленныхотходов в недрах, а также порядок консервации и ликвидации объектов размещенияпромышленных отходов в недрах с учетом требований экологической безопасности,организации государственного контроля за работой объектов захоронения, созданияи ведения мониторинга на полигонах, разработки комплекса природоохранныхмероприятий по защите населения и природной среды от воздействия системызакачки сточных вод нашли отражение в рекомендациях участников парламентскихслушаний «Экологические проблемы подземного захоронения промышленных отходов вглубинные горизонты» (1997).

При дальнейшей конкретизациипредоставления недр для подземного захоронения сточных вод некоторымисубъектами Российской Федерации, на территориях которых осуществляетсязахоронение, действуют местные нормативные акты.

Министерством природныхресурсов РФ подготовлены Методические указания по лицензированию пользованиянедрами для целей, не связанных с добычей полезных ископаемых. В нихрассмотрены особенности лицензирования пользования недрами, предоставляемымидля систем закачки сточных вод, захоронения твердых и жидких отходов (в томчисле радиоактивных), закачки в недра использованных или попутно извлеченныхподземных вод. При этом указывается, что при оформлении лицензий на пользованиенедрами для целей, не связанных с добычей полезных ископаемых, необходиморуководствоваться требованиями законодательства Российской Федерации, субъектовРоссийской Федерации, нормативными актами в области охраны природы ирационального использования недр.

Таким образом, в настоящеевремя создан блок основных необходимых правовых, нормативных и руководящихдокументов для разработки, создания и эксплуатации систем (полигонов)подземного захоронения сточных вод в газовой отрасли.

Ниже дается правовоеразъяснение по содержанию некоторых положений законодательных и нормативныхактов.

1.1.Условия захоронения (сброса) сточных вод в глубокие водоносные горизонты

1.1.1. Захоронение сточныхвод в глубокие горизонты может быть осуществлено при наличии обоснованнойтехнической невозможности или экологической и экономической нецелесообразностиобезвреживания сточных вод на поверхности земли, с учетом их совместимости спластовыми водами и вмещающими породами пласта-коллектора (оба указанныхусловия должны быть отражены в заключении специализированнойнаучно-исследовательской организации).

1.1.2. На закачку сточныхвод должно быть получено разрешение природоохранных органов.

1.2.Порядок пользования недрами для захоронения (сброса) сточных вод

1.2.1. На каждый участокнедр, предоставляемый в пользование для захоронения сточных вод, выдаетсяотдельная лицензия. Допускается выдача одной лицензии на несколько участковнедр, если действующие и (или) проектируемые объекты расположены в границахгорного отвода, принадлежащего одному предприятию, и находятся на его балансе.

1.2.2. Лицензия напользование недрами предоставляется только на те участки недр, геологическаяинформация о которых получила положительную оценку государственной экспертизы.

В тех случаях, когдаимеющаяся геолого-гидрогеологическая изученность не позволяет выделить участокнедр и определить возможные горизонты, перспективные для захоронения, должныбыть проведены соответствующие геологические и гидрогеологические исследования,на проведение которых должна быть получена лицензия.

В случаях, когдагеолого-гидрогеологическая изученность достаточна для пользования недрами внамеченных целях, работы по геологическому изучению не проводятся, асоставляется соответствующее заключение (обоснование), которое такжепредставляется на государственную экспертизу в установленном порядке. В простыхгидрогеологических условиях при небольших объемах захоронения сточных вод государственнаяэкспертиза может быть выполнена в процессе лицензирования пользования недрамидля строительства и эксплуатации системы захоронения.

1.2.3. В соответствии сПоложением о порядке лицензирования пользования недрами в лицензиипредусматривается двухэтапный порядок пользования недрами для захоронениясточных вод. На первом этапе в установленные лицензией сроки ее владелецпроводит необходимые детальные геолого-гидрогеологические исследования,необходимые для составления технического проекта (технологической схемы)строительства и эксплуатации полигона захоронения. Подготовленный техническийпроект или технологическая схема должны быть согласованы с соответствующимиорганами:

Госсанэпиднадзора МинздраваРоссии — по границам санитарно-защитных зон и регламенту хозяйственнойдеятельности в этих зонах;

Госгортехнадзора России — повопросам охраны недр.

Технический проект илитехнологическая схема должны получить положительное заключение государственнойэкологической экспертизы и экспертизы промышленной безопасности или бытьсогласованы в функциональном управлении ОАО «Газпром».

До окончания первого этапа(утверждения в установленном порядке технического проекта) строительство иэксплуатация полигонов по захоронению сточных вод запрещаются.

На втором этапе владелецлицензии осуществляет реализацию утвержденного проекта.

В тех случаях, когда имеетсясогласованный и утвержденный в установленном порядке проект системы захоронениясточных вод, первый этап пользования недрами исключается.

1.2.4. В сложных гидрогеологическихусловиях может быть выдана лицензия на пользование недрами дляопытно-промышленной эксплуатации. В этих случаях в лицензии устанавливаютсясоответствующие требования к проекту опытно-промышленной эксплуатации. Послеокончания опытно-промышленной эксплуатации ее результаты предоставляются нагосударственную (гидрогеоэкологическую) экспертизу.

1.2.5. Лицензированиепользования недрами для эксплуатации объектов захоронения действующимипредприятиями проводится непосредственно в процессе их эксплуатации. В этихслучаях в лицензии устанавливается срок, в течение которого предприятия обязаныосуществить все мероприятия для обеспечения рациональной эксплуатации объектов:создание или расширение сети мониторинга геологической среды, уточнение проектаэксплуатации и проведение необходимых согласований, в том числе проведениегосударственной экологической экспертизы и экспертизы промышленнойбезопасности.

1.3.Границы горного отвода

В соответствии с Законом РФ«О недрах» при выдаче лицензии на пользование недрами для захоронения сточныхвод устанавливаются границы горного отвода, соответствующие контурураспространения сточных вод в пласте-коллекторе и смежных («буферных»)водоносных горизонтах на конец расчетного срока эксплуатации. И впласте-коллекторе, и в «буферных» горизонтах границами горного отвода в планеявляется прогнозируемый контур распространения сточных вод в пласте-коллекторена конец расчетного срока эксплуатации.

Границы горного отводаутверждаются органами Госгортехнадзора горноотводным актом.

При закачке сточных вод всистемы для поддержания пластового давления горный отвод устанавливается вграницах основного горного отвода, выданного на разработку месторождения.

1.4.Сроки пользования недрами

Лицензия на пользованиенедрами для захоронения сточных вод в соответствии с Законом РФ «О недрах»может выдаваться на срок, не превышающий 20 лет. По инициативенедропользователя органы, выдающие лицензию, могут продлить срок ее действия,если это связано с более длительными сроками эксплуатации систем сброса.

При невыполнениипользователем указанных в лицензии требований в установленные сроки действиелицензии прекращается.

1.5.Платежи за право пользования недрами

Платежи за право пользованиянедрами для захоронения сточных вод определяются в соответствии с Положением опорядке лицензирования и условиях взимания платежей за право пользованиянедрами, акваториями и участками морского дна. Эти платежи могут взиматься вформе разовых взносов и (или) регулярных платежей и могут составлять от 1 до 3% сметной стоимости объекта захоронения сточных вод и предоставляемых услуг приего эксплуатации в зависимости от размеров участка недр, полезных свойств недри степени экологической безопасности при их использовании.

Конкретные размеры платежейопределяются органами, выдающими лицензию на недропользование.

1.6.Требования к условиям недропользования, к консервации или ликвидациипоглощающих скважин

Обязательной частьюлицензионных материалов являются требования к условиям недропользования,обеспечивающие безопасность проведения работ, экологическую безопасностьтерритории, охрану недр и окружающей природной среды, сохранность инженерныхсооружений в зоне влияния недропользования.

При оформлении лицензии для захоронениясточных вод в лицензионном соглашении устанавливаются:

приемистостьпласта-коллектора и максимальный объем закачки сточных вод в недра;

требования к их качеству иводоподготовке в целях обеспечения совместимости сбрасываемых вод с подземнымиводами и пластом-коллектором;

требования к системерасположения и качеству нагнетательных скважин и их конструкциям;

интервалы закачки сточныхвод;

максимально допустимоедавление на устье нагнетательных скважин;

максимально допустимоеповышение пластового давления в пласте-коллекторе и смежных пластах;

требования к мониторингугеологической среды в границах горного отвода, включающие обоснование объектовмониторинга (пласт-коллектор, выше- и нижезалегающие«буферные» горизонты);

требования к системеразмещения наблюдательных скважин и их конструкции; методы и методиканаблюдений за расходом и приемистостью нагнетательных скважин, устьевым ипластовым давлением в них, качеством сбрасываемых вод, контуром продвиженияэтих вод; требования к оборудованию скважин приборами для замеров расходовнагнетания и давления; требования к форме отчетности о наблюдениях, составу,форме и срокам передачи информации в систему государственного мониторингагеологической среды;

требования ксанитарно-защитной зоне. Санитарно-защитная зона — территория, включающаясистему закачки сточных вод и область распространения захороняемых вод впласте-коллекторе и «буферных» горизонтах, в пределах которой устанавливаетсяопределенный режим хозяйственной деятельности в целях предотвращения отрицательноговлияния захоронения сточных вод на сферужизнедеятельности людей;

требования к контролютехнического состояния нагнетательных скважин (состояние затрубного цементажа игерметичности эксплуатационной колонны и кондуктора);

требования к отчетнымматериалам по выполнению условий эксплуатации системы захоронения и мониторингагеологической среды;

требования к консервации илиликвидации нагнетательных скважин.

Указанные условияпользования недрами устанавливаются в соответствии с утвержденным техническимпроектом, а при их отсутствии — как требования к техническому проекту.

Лицензия на пользованиенедрами выдается по единой типовой форме. Неотъемлемой частью лицензии являетсялицензионное соглашение.

2.МИРОВОЙ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Подземное захоронениесточных вод зародилось на нефтепромыслах США и России в начале нынешнего века.Высокоминерализованную пластовую воду, добытую вместе с нефтью, закачивали внепродуктивные и обводнившиеся скважины в Пенсильвании, в Бакинском районе, наСеверном Кавказе.

В тридцатые годы в США иСССР возникла и быстро прогрессировала технология заводнения нефтеносныхпластов для поддержания пластового давления (ППД) в целях повышениянефтеотдачи. Для этого использовались легкодоступные пресные поверхностныеводы. По мере роста добычи нефти возрастали и объемы попутных (подтоварных)пластовых вод. Из-за ущерба окружающей среде их стало невозможно сбрасывать воткрытые водоемы или хранить в прудах-накопителях. Одновременно было установлено,что минерализованные воды обладают лучшими по сравнению с пресными водаминефтевымывающими свойствами. Это обусловило широкое использование попутныхпластовых вод нефтепромыслов в системах подземного заводнения. С 50-х годовтемп их использования для ППД нарастал очень быстро. В настоящее время в старыхнефтедобывающих районах бывшей территории СССР закачивается обратно внефтеносные пласты до 93-95 % подтоварной воды и только
5-7 % ее захороняется внепродуктивные поглощающие горизонты.

В середине двадцатых годов вГермании был организован сброс рассолов калийной промышленности через скважиныглубиной 5-160 м в карбонатные породы пермских отложений. Данное мероприятие вэтой отрасли успешно развивалось как в ФРГ, так и на бывшей территории ГДР ипродолжает осуществляться в настоящее время.

Подземное захоронениесточных вод в глубокозалегающие водоносные (поглощающие) горизонтытехнологически близко к широко применяемому при добыче нефти методу подземногозаводнения продуктивных горизонтов для поддержания пластового давления. Поэтомув 50-60-е годы некоторые отрасли промышленности в развитых странах сталиперенимать опыт нефтяников для удаления жидких отходов, количество которых всвязи с интенсивным развитием производства чрезвычайно возросло. Во многих странахзагрязнение открытых водоемов, пресных подземных вод, почв и грунтов сточнымиводами к тому времени превратилось в настоящее бедствие. В этой ситуацииподземное захоронение сточных вод в глубокозалегающие горизонты, воды которыхиз-за высокой минерализации или токсичности не находят практическогоприменения, явилось своевременным мероприятием, позволившим резко снизить темпроста загрязнения окружающей среды.

За рубежом подземноезахоронение сточных вод получило наибольшее распространение в США. В 1959 г.там, кроме нескольких десятков тысяч нагнетательных скважин нефтянойпромышленности, было всего шесть полигонов подземного захоронения сточных воддругих отраслей. В 1963 г. их стало 35, в 1967 г. — 110, в 1970 г. — 175, в1973 г. — 278, в 1986 г. — 680, в 1997 — 705.

Из общего числа поглощающихскважин в США 55 % используется для захоронения сточных вод химической,нефтехимической и фармацевтической промышленности; 20 — газовой; 7 -металлургической и 18 % приходится на прочие отрасли. Коллекторами длязахоронения этих вод служат в основном осадочные породы: пески — 33, песчаники- 41, известняки и доломиты — 22 %. В магматические и метаморфические породыводы захороняются в редких случаях. По глубине поглощающие скважиныраспределяются так: до 305 м — 6 %, от 305 до 710 м — 19; от 710 до 1420 м -26, от 1420 до 2130 м — 34, от 2130 до 4260 м — 14, свыше 4260 м — 1 %. Пообъемам закачки сточных вод скважины распределяются следующим образом (м/сут):до 300 — 28 %; от 300 до 600 — 14; от 600 до 1200 — 30; от 1200 до 2400 — 23;от 2400 до 4800 — 3; более 4800 — 2 %. Давление нагнетания на устье скважин,как правило, не превышает 4,0 МПа (77 % скважин); с давлением от 4,0 до 10,0МПа работает 20 %, выше 10 МПа — 3 % скважин.

Подземное захоронениесточных вод широко распространено в Германии, Великобритании, Франции, Канаде,Японии.

В Германии насчитываетсянесколько десятков полигонов подземного захоронения сточных вод предприятийкалийной, химической, нефтяной и газовой промышленности. Закачка сточных водпроизводится в карбонатные и терригенные породы «цехштейна» (пермь) и «мальма»(юра) на глубину до 1100 м и более. Объем закачки составляет от 120 до 4800 м3/сутна скважину с устьевым давлением
1,0-2,0 МПа. При этом на предприятиях калийный промышленности в земле Гессенчерез 10 скважин на глубину 325-525 м закачивается 400 млн. м3/годрассолов.

В Великобритании в районеУитчарча промышленные сточные воды закачиваются уже в течение 60 лет вотложения мелового возраста, для чего используются 19 скважин.

Во Франции перваяпоглощающая скважина пробурена в 1970 г. в 60 км от Парижа на заводе«Грандпюи». Воды объемом 1100 м3/сут при устьевом давлением 1,0 МПазакачиваются в юрские известняки в интервал 1950-1980 м.

В Канаде имеется несколькодесятков поглощающих скважин для подземной закачки промышленных сточных вод.Только в провинции Онтарио насчитывается 16 таких скважин. В провинции Альбертаежесуточно захороняется более 30 тыс. м3 сточных воднефтеперерабатывающих заводов.

В Японии осуществляетсяподземное захоронение многих разновидностей промышленных и хозяйственно-бытовыхсточных вод. Так, на одном из медных рудников в течение многих лет производитсязакачка кислых дренажных вод в 150 скважин глубиной 35-60 м, пробуренных изшахты в толще андезитов, подстилающихся песчаниками. Объем закачки 13 тыс.м3/сут.

Противники глубинногозахоронения пытаются безосновательно ссылаться на мировой опыт, утверждая, чторазвитые страны в последние годы якобы отказываются от этого способа обращения сжидкими отходами. Однако это не соответствует действительности. Так, виздаваемом Международной ассоциацией гидрогеологов «Гидрогеологическом журнале»(т. 6, № 24, 1998) опубликована большая статья «Гидрогеологические условиязахоронения жидких отходов на юго-западе Флориды» (США), в которой подробноохарактеризованы условия и опыт функционирования девяти полигонов (11нагнетательных скважин) подземного захоронения коммунальных сточных вод втрещиноватые доломиты раннего эоцена, содержащие подземные воды сминерализацией 35 г/дм3. Нагнетательные скважины имеют глубину от750 до 1050 м, приемистость одной скважины достигает 16 тыс. м3/сут.Полигоны эксплуатируются с 1988 г. Проведенные наблюдения зафиксировалилокализацию закачиваемых вод ниже водоупорной кровли пласта-коллектора иотсутствие их проникновения в вышележащие водоносные горизонты, содержащие водыпитьевого качества. Применение подземного захоронения на юго-западе Флоридыпризнано эффективным как с экологической позиции, так и по экономическим показателям.

Подводя итог изложенномуознакомлению с зарубежным опытом ПЗС, можно констатировать неуклонноерасширение масштабов захоронения и его несомненную положительную роль в охраненаземной окружающей природной среды от загрязнения.

Что касается нашей страны,то она в данном вопросе шла тем же путем,что и другие развитые страны. Это еще раз подтверждает общность мировыхэкологических проблем, вызванных бурным развитием промышленности итехнологических приемов их решения.

В СССР исследования повыяснению возможности подземного захоронения сточных вод предприятий, неотносящихся к нефтедобыче, начались в 50-е годы. Первоначально они былинаправлены на обезвреживание наиболее вредных жидких промышленных отходов -радиоактивных сточных вод атомной промышленности и токсичных вод химическихпроизводств. Проблема изучалась комплексно и всесторонне ведущими научнымиучреждениями страны в самых разных аспектах — геологическом,гидрогеологическом, химическом, санитарном.

На основе разработок ипредложений ученых и специалистов Правительством СССР были принятыпостановления о проведении проектно-изыскательских работ на конкретныхобъектах. Геологоразведочные работы по обеспечению захоронения выполнялисьспециализированной организацией Мингео — бывшим Вторым гидрогеологическимуправлением (ныне ГГП «Гидроспецгеология») и территориальными геологическимиуправлениями. Технологические вопросы решались многими проектными научнымиорганизациями, среди которых наиболее значительную роль играли Промниипроект(ныне ВНИПИ-промтехнологии), ИФХАН, НИОПИК, ВНИПИЭТ, ВНИИВОДГЕО, ВНИИгалургии,ВСЕГИНГЕО, МГУ и др.

В результате длительнойкропотливой работы научных, проектных и производственных организаций вшестидесятые годы были построены и начали эксплуатироваться полигоны ПЗС Сибирскогохимического комбината (1963), Научно-исследовательского института атомныхреакторов (1966), горнохимического комбината «Красноярск-26» (1967), УфимскогоНПЗ (1967), ТПО «Пигмент» (1968), Троицкого йодного завода (1968) и др.

Сибирский химический комбинат(г. Томск-7) находится в зоне сочленения Западно-Сибирской плиты иСаяно-Алтайской складчатой области. Для захоронения радиоактивных водиспользуются два песчаных пласта позднемелового возраста мощностью 30-40 м и37-94 м, залегающие в интервале глубин, соответственно, 350-400 м и 280-350 м.Воды, насыщающие пласты-коллекторы, пресные с минерализацией 0,3-0,4 г/дм3.Выше залегает толща переслаивающихся песчаных и глинистых пластовпалеогенового, неогенового и четвертичного возраста. Два полигона захоронениясточных вод расположены в 3-5 км от производственного комплекса. На полигонахосуществляется подземное захоронение 4500 м3/сут сточных вод придавлении нагнетания 1,2-2,0 МПа. Некоторые виды концентрированныхтехнологических жидких отходов закачиваются в скважины периодически порциями по5-10 тыс.м3 несколько раз в год.

Научно-исследовательскийинститут атомных реакторов (НИИАР) захороняет радиоактивные воды нарасположенном в 10 км от него полигоне. В качестве поглощающих горизонтовиспользуются яснополянский горизонт и окско-башкирский комплекс (обакаменноугольного возраста). Первый залегает на глубине 1410-1467 м и сложенпесчаниками и алевролитами, второй -на глубине 1138-1194 м представлентрещиноватыми и кавернозными известняками и доломитами. Пластовые воды имеютминерализацию 230-250 г/дм3. В 1966-1973 гг. закачка стоковпроизводилась в яснополянский горизонт объемом от 244 до 340 м3/сут, а с 1973 г. и по настоящее время — в окско-башкирский комплекс объемом от 320до 960 м3/сут при устьевом давлении нагнетания не выше 5 МПа.

Горно-химический комбинат«Красноярск-26» захороняет жидкие радиоактивные отходы на полигоне «Северный» в12 км от основного производства. Закачка отходов производится в два песчаныхпласта юрского возраста мощностью 55-85 м и 25-45 м, залегающих на глубине355-500 м (I горизонт) и 180-280 м (II горизонт). К ним приурочены пресныеподземные воды с минерализацией 0,3 г/дм3. Над поглощающимигоризонтами развита песчано-глинистая толща юрского возраста. На I и IIгоризонты пробурены, соответственно, 7 и 4 нагнетательные скважины. В Iгоризонт с 1967 г. закачивается около 300 м3/сут сточных вод приустьевом давлении на скважинах — 1,2-5,0 МПа. Во II горизонт с 1968 г.захороняется до 600 м3/сут сточных вод при устьевом давлении до 2,0МПа.;

На Уфимскомнефтеперерабатывающем заводе сточные воды закачиваются в скважину глубиной 2230м в карбонатные породы каменноугольного возраста (окский надгоризонт ибашкирский ярус) в интервал 1355-1720 м. Объем закачки составляет от 350 до 400м3/сут при устьевом давлении от 0,6 до 0,8 МПа.

Тамбовским производственнымобъединением «Пигмент» захороняются сточные воды анилино-красильнойпромышленности в песчаники среднего девона (старооскольский горизонт),залегающие на глубине 715-735 м (нижний рабочий горизонт) и 690-710 м (верхнийрабочий горизонт). Оба горизонта содержат пластовые воды с минерализацией 70-80г/дм3. Выше, до глубины 80 м от поверхности земли, разрез представлендевонскими отложениями разнообразного литологического состава: глинами,песчаниками, известняками, доломитами, гипсами, ангидритами. Над ними лежитпесчано-глинистая толща юрских, меловых и четвертичных отложений. На полигонепробурено девять глубоких скважин; закачка вод ведется попеременно в две-трискважины общим объемом от 2,5 до 3,0 тыс. м3/сут.

На Троицком йодном заводе,находящемся в 65 км западнее г. Краснодара, захороняются отработанныепромышленные воды после извлечения из них полезных компонентов. Закачка ведетсяв III горизонт понтических отложений и в VII и VIII пласты мэотиса,сложенные песчаниками и алевролитами. Глубина нагнетательных скважин от 1700 м(на III горизонт) до 2275 м (на VIII горизонт). Всего пробурено около 20нагнетательных скважин, в которые закачивается около 7000 м3/сутвод.

В 70-80-е годы развернулисьгеологоразведочные изыскания, научно-исследовательские и проектные работы нанескольких десятках объектов различных отраслей промышленности для обоснованияподземного захоронения сточных вод. На нескольких из них были сооруженыполигоны и начата их эксплуатация.

На Первомайском химическомзаводе в Харьковской области с 1974 г. ведется ПЗС хлорорганическогопроизводства в нижнетриасовые песчаники,

залегающие на глубине1650-1780 м, содержащие пластовые воды с минерализацией 140 г/дм3.Поглощающий горизонт перекрывается толщей переслаивания глинистых и песчаныхпластов юрского, мелового, палеогенового возраста и подстилается глинамиверхней перми. При общем численагнетательных скважин, равном пяти, закачка вод объемом 1537-1834 м3/сутна скважину ведется в две-три скважины при устьевом давлении от 1,6 до 2,1 МПа.Ежегодно на полигоне захороняется 1,2-1,4 млн.м3 сточных вод.

Сточные водыпроизводственного объединения «Оргстекло» (г. Дзержинск Нижегородской области)захороняются с 1976г. в пашийско-живетский поглощающий горизонт верхнегодевона, залегающий на глубине 1090-1260 м, сложенный песчаниками с прослоямиалевролитов и глин и содержащий пластовые воды с минерализацией 220 г/дм3.На полигоне, состоящем из трех нагнетательных скважин, ежесуточно закачивается500 м3 жидких отходов производства сельскохозяйственныхядохимикатов. Устьевое давление закачки не превышает 5 МПа.

На заводе по производствусоды в Башкирии сточные воды с 1976 г. захороняются в окско-башкирскийпоглощающий комплекс (нижний-средний карбон), сложенный карбонатными породами исодержащий пластовые воды с минерализацией от 262,4 до 302,5 г/дм3.Нагнетательные скважины имеют открытый ствол в интервале 1709-1997 м (скв. Н-1)и 1771-2256 м (скв. Н-2). Непосредственно над поглощающим горизонтом залегаеткарбонатно-глинистый верейско-каширский относительный водоупор. Над ним развитамощная карбонатная толща среднего-верхнего карбона и нижней перми по артинскийярус включительно, перекрытая региональным водоупором, представленным каменнойсолью и ангидритами кунгурского яруса нижней перми, мощностью 450-480 м. Надкунгурским водоупором залегают верхнепермские и мезозойско-кайнозойскиетерригенные и карбонатные породы. В поглощающих скважинах в целях увеличенияприемистости были проведены ядерные взрывы. Закачка стоков ведется в двескважины с суммарным расходом 6000 м3/сут. Ежегодно захороняется от1,1 до 2,0 млн.м3 сточных вод.

Сточные воды Надеждинскогометаллургического завода, входящего в состав Норильского горно-обогатительногокомбината, в опытном порядке с 1977-1978 гг. начали захоронять в тектоническинарушенную зону девонских отложений на глубину 300-350 м. Минерализацияподземных вод поглощающего горизонта — от 3 до 8 г/дм3. Водоупорнаяпокрышка представлена толщей многолетнемерзлых пород (ММП) мощностью до 220 м.Средний объем закачки вод на полигоне — от 2 до 4 тыс.м3/сут.

Новомосковскимпроизводственным объединением «Оргсинтез» в 1975-1976 гг. были пробурены ииспытаны нагнетательные скважины для закачки сточных вод в песчаники иалевролиты живетского яруса среднего девона в интервале глубин 718-770 м. Послемноголетних исследований и опытных закачек в 1986 г началось промышленноезахоронение сточных вод объемом до 2500 м3/сут.

На Заволжском химическомзаводе нагнетательные скважины были пробурены в 1972-1978 гг. Под закачку водвыбрана окско-серпуховская известняково-доломитовая трещиновато-кавернознаятолща нижнего карбона, вскрытая в скважинах открытым стволом в интервале глубинот 902-935 м до 1021-1031 м, содержащая пластовую воду с минерализацией 140-150г/дм3. На полигоне завода в опытном порядке захоронялись сточныеводы различного состава. Особый интерес представляет положительный опыт закачкив карбонатный коллектор сточных вод с высоким (15-50 г/дм3) содержаниемсерной кислоты.

На Кирово-Чепецкомхимическом комбинате с 1987 г. производится ПЗС вод в окско-серпуховскийпоглощающий горизонт нижнего карбона, представленный доломитами с прослоямиизвестняков, залегающий в интервале глубин 1257-1438 м и содержащий пластовыеводы с минерализацией 250-270 г/дм3. Поглощающий горизонт перекрытнадежным водоупором верейских глин, являющимся покрышкой для залежейуглеводородов в данном регионе. На полигоне оборудованы шесть нагнетательныхскважин. Объем закачки сточных вод — 2000 м3/сут при давлении наустье скважин от 2 до 3 МПа.

На алмазных месторожденияхЯкутии, разрабатываемых глубокими карьерами, существует проблема обезвреживаниядренажных (карьерных) рассолов. Обычно их накапливают на поверхности земли, чтокрайне отрицательно влияет на окружающую среду из-за больших утечек вплоть дополного опорожнения рассолохранилищ. Частично практикуется такженепосредственный сброс избытка рассолов в реки. Для нормализации экологическойобстановки на ключевом отечественном месторождении была разработана технологиязахоронения рассолов в коллекторы ММП, развитые на 30-50 м ниже уровня врезаречных долин, т.е. на глубине около 180-260 м от поверхности земли наводораздельных пространствах. Подземное захоронение дренажных рассолов здесьосуществляется с 1986 г. через 3-6 (в разные годы) скважин при суммарном объемезахоронения в среднем 367,5 тыс.м3 в год. Приемистость поглощающихскважин составляет в среднем от 1200 до 1440 м3/сут.

В калийной промышленностибольшой проблемой является обезвреживание так называемых избыточных рассолов.Обычно их хранят в прудах-накопителях, что отрицательно воздействует наприроду, а иногда приводит к настоящим экологическим бедствиям, когдасодержимое прудов-накопителей аварийно уносится в реку. В 1983 г. подобнаякатастрофа произошла на Украине на р. Днестр.

В Белоруссии с 1988 г. впромышленных масштабах осуществляется подземное захоронение избыточных рассоловодного из рудоуправлений производственного объединения «Белорускалий». Закачкарассолов производится в песчаники и алевролиты верхнего протерозоя через двескважины глубиной 2104-2140 м. Ежегодно захороняется около 300 тыс.м3рассолов при объеме закачки 1200 м3/сут и устьевом давлении наскважинах до 2,0-2,5 МПа.

В г. Волжском Волгоградскойобласти с 1991 г. проводится захоронение сточных вод Волжскогопроизводственного объединения «Оргсинтез» в поглощающий горизонт песчаниковбайосского яруса средней юры на глубину около 800 м.

В г. Ставрополе на заводе«Люминофор» сточные воды захороняются с 1992 г. в песчаники свиты горячегоключа (палеоцен) через скв. № 1 в интервале глубин 1466-1573 м со среднимобъемом 1800 м3/сут.

Как видно извышеизложенного, подземное захоронение сточных вод осуществляется предприятиямиразных отраслей промышленности в различных регионах бывшей территории СССР иРоссии. ПЗС как способ защиты окружающей среды от загрязнения получилопризнание также в газовой промышленности, хотя и не сразу после ее выделения всамостоятельную отрасль из нефтяной промышленности в середине пятидесятыхгодов. Дело в том, что при добыче газа не применяется заводнение залежей вцелях поддержания пластового давления и, следовательно, опыта закачки воды впласты-коллекторы у газовиков не было. Сравнительно небольшие объемы сточныхвод, относительно невысокая токсичность их состава и возможность использованиягаза для собственных нужд предопределили на первых порах конкурентоспособностьметода сжигания промышленных сточных вод. Однако по мере открытия все болеекрупных месторождений, а также месторождений с высокими концентрациями кислых(агрессивных) компонентов в составе газов и вод, создания газохимическихкомплексов, увеличения объемов и ужесточения экологических требований к составупромышленных сточных вод с неизбежностью возник вопрос о их обезвреживаниипутем подземного захоронения. Для этого газовая промышленность располагала всемнеобходимым: детальной геологической изученностью недр на большую глубину,наличием глубоких разведочных скважин, пригодных для переоборудования подзакачку вод, оснащенностью мощной буровой техникой и материалами, необходимымидля строительства нагнетательных скважин.

Метод ПЗС в газовойпромышленности стал особенно актуальным при создании Оренбургскогогазохимического комплекса по добыче и переработке сероводородсодержащего газа.Уже в ходе проектирования первой очереди этого комплекса стала очевиднойвысокая токсичность его сточных вод, обусловленная большим солесодержанием,присутствием сероводорода, метанола, ингибиторов и других загрязнителей, неподдающихся очистке существующими методами.

Решение о разведке поглощающих горизонтов для целейподземного захоронения этих вод было принято постановлением Совета МинистровСССР от 23.03.71 г. № 184 «О дополнительных мерах по обеспечению освоения Оренбургскогогазоконденсатного месторождения». В связи с этим бывшим Вторымгидрогеологическим управлением Мингео СССР в районе Оренбургского месторождениябыли проведены разведочные работы по выявлению в карбонатной толщекаменноугольного возраста поглощающих горизонтов, изучению их гидродинамическихпараметров и фильтрационно-емкостных свойств. По результатам разведочных работв качестве поглощающего горизонта был выбран визейско-башкирский комплекс,залегающий на глубине 2634-3042 м. На двух из четырех разведанных участках впериод с 1975 по 1981 гг. были созданы два полигона подземного захороненияпромышленных сточных вод. Первоначально они закачивались в разведочныескважины, а по мере строительства полигонов — в специально пробуренныеэксплуатационные нагнетательные скважины. Со временем система подземногозахоронения сточных вод расширялась и совершенствовалась. В 1980 г. стализахоронять рассолы на полигоне гелиевого завода. С 1982 г. началась закачка воднепосредственно на площадках установок комплексной подготовки газа впробуренные для этой цели нагнетательные скважины. Это было вызванопрогрессирующим обводнением газовых скважин и появлением все более значительныхобъемов попутной пластовой

воды, которую стало оченьсложно собирать со всего месторождения и подавать на полигон закачки.

На Оренбургскомгазохимическом комплексе ПЗС осуществляется в наиболее крупных масштабах посравнению с другими предприятиями газовой промышленности. Здесь пробурено более30 нагнетательных скважин, в которые закачано около 50 млн.м3сточных вод. В последние время на комплексе ежегодно захороняется до 2,5 млн.м3вод (О.М. Севастьянов, 1995).

На Шебелинском месторождении(Украина) с 1978 г. периодически ведется закачка сточных вод в нижнетриасовыйпоглощающий горизонт на глубину 880-1000 м.

В 1979-1980 гг. наШатлыкском месторождении (Туркмения) началось захоронение сточных вод вбухарские отложения через скважины глубиной 1500-1600 м (объемом от 115 до 528м3/сут при устьевом давлении от 2,5 до 6,5 МПа).

Высокотоксичныесероводородсодержащие сточные воды Астраханского газохимического комплексазахороняются с момента его ввода в эксплуатацию в 1987 г. Закачка ведется наполигоне в поглощающие горизонты верхней юры и нижнего мела на глубину1450-1577 м. Объем закачки — от 215 до 410 м3/сут, или в среднем 70тыс. м3/год. Всего на полигоне захоронено более 1 млн. м3 сточных вод.

На Карачаганакском НГКМ(Казахстан) попытки захоронения промышленных сточных вод в верхнепермскиеотложения на глубину 1808-1870 м начались с 1989 г. Регулярная закачка ведетсяс 1992 г. в небольших объемах — от 30 до 50 м3/сут.

На Вуктыльском ГКМ ПЗСпроизводится с 1990 г. на глубину 3727-3923 м в серпуховский поглощающийгоризонт нижнего карбона в объеме до 500 м3/сут. НаЗападно-Соплесском ГКМ, расположенном в 60 км от Вуктыльского ГКМ, воды вобъеме до 60 м3/сут закачиваются в верхнефаменский поглощающийгоризонт верхнего девона на глубину 1000-1300 м.

На Прибрежном ГКМ,расположенном в Краснодарском крае на берегу Азовского моря, закачка производитсяс 1995 г. в понтические отложения (плиоцен), залегающие на глубине 1500-1600 м.

Сточные воды небольшихобъемов закачиваются в поглощающие горизонты на многих подземных хранилищахгаза, расположенных не только в традиционных нефтегазодобывающих регионах, но идалеко за их пределами в районах крупных потребителей газа, которыми являютсябольшие города и промышленно развитые территории.

Подземное захоронениепромышленных сточных вод широко практикуется на севере Тюменской области,являющемся основным газодобывающим регионом страны. Для этого имеютсяисключительно благоприятные геолого-гидрогеологические условия, которые состоятв следующем. Основным объектом освоения являются газовые залежи, залегающие наглубине 850-1300 м в массивном резервуаре песчаных сеноманских отложений. Ониподстилаются мощной водонапорной системой песчаных отложений сеномана, альба иапта, в которую и производится ПЗС на глубину 990-1600 м (чаще 1100-1400 м).Высокие коллекторские свойства песчаных пород (пористость 25-30 %, проницаемостьне менее 0,5 пм2) обеспечивают высокую приемистость скважин,составляющую при опытных нагнетаниях от 600 до 2400 м3/суттехнической воды при устьевом давлении от 0,2 до 0,6 МПа. Особо благоприятнымфактором захоронения сточных вод под сеноманскую газовую залежь являетсяснижение пластового давления в водонапорной системе и подъем газоводяногоконтакта в результате добычи газа (B.C. Гончаров, 1995, 1998).

На севере Тюменской областиПЗС в наиболее широком масштабе осуществляется на Уренгойском месторожденииначиная в 1979 г.: на всех УКПГ, на заводе по переработке газового конденсата идругих объектах. Для этой цели пробурено более 40 нагнетательных скважин. Впоследние годы на месторождении в пласт-приемник ежегодно закачивается около900 тыс. м3 вод. В целом на Уренгойском месторождении захороненоболее 13 млн. м3 сточных вод.

На Вынгапуровском газовомместорождении воды в объеме 30-40 м3/сут закачиваются вдепрессионную воронку с 1982 г.

На Ямбургском месторождениипо две-три скважины для закачки вод пробурены на всех восьми действующих УКПГ ичетыре скважины в промзоне пос. Ямбург. Всего пробурено 25 скважин. Захоронениевод объемом до 450 мУсут ведется на УКПГ-1В и до 120 м3/сут наУКПГ-6.

В последние годы началасьзакачка стоков на Юбилейном, Комсомольском, Западно-Таркосалинскомместорождениях. Проектируется ПЗС на Заполярном месторождении, а такжеместорождениях п-ова Ямал.

В научном обосновании,проектировании, контроле и анализе эксплуатации полигонов ПЗС предприятийгазовой промышленности, гидрогеоэкологическом мониторинге на них большаязаслуга принадлежит специалистам отраслевых научно-исследовательских ипроектных институтов: ВНИИгаз, ВНИПИгаздо-быча, Южниигипрогаз,ВолгоУралнипигаз, Тюменниигипрогаз, Астраханьнипи-газ, Севкавнипигаз (О.М. Севастьянов, Е.В. Захарова, Б.П.Акулинчев, Ю.В. Терновой, В.П. Ильченко, Н.М. Петухова, Ю.Г. Гирин, А.А.Темиров, А.П. Каменев, В.Т. Цацульников, В.Г. Козлов, Т.В. Левшенко, B.C.Гончаров, О.И. Серебряков, М.Я. Малыхин, А.С. Тердовидов, С.Д. Павлов, Ю.М. Кондачков,И.И. Твердохлебов, А.Р. Шакиров, В.М. Кирьяшкин, А.Ф. Соколов, И.Л. Осадчая, С.К. Яровая и др.). Производственными предприятиями накоплен богатый опытразведки, строительства и эксплуатации полигонов ПЗС. Поэтому в отрасли давноназрела необходимость разработки нормативно-методического документа,регламентирующего различные стороны решения этой во многом непростой проблемы.Настоящее методическое руководство призвано восполнить этот пробел.

3.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТОЧНЫХ ВОДАХ ПРЕДПРИЯТИЙ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Сточные воды предприятийгазовой промышленности — жидкие отходы, образующиеся в процессепроизводственной деятельности и хозяйственно-бытового функционированияпредприятий.

Они представляют собой водус примесью (иногда довольно значительной по объему) растворенных инерастворенных (взвешенных) жидких, твердых и газообразных веществ. По условиямобразования сточные воды подразделяются на:

хозяйственно-бытовые;

ливневые (дождевые) стоки;

производственные;

попутные (подтоварные) воды;

строительные рассолы.

Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются на всех предприятиях и внаселенных пунктах в процессе жизнеобеспечения людей. Они характеризуютсястабильностью объемов, относительной выдержанностью химического состава и физическихсвойств. В основе своей они представляют маломинерализованную воду,использующуюся для хозяйственно-питьевого водоснабжения и загрязненнуюпреимущественно органическими веществами. Хозяйственно-бытовые воды поддаютсяочистке на биологических очистных сооружениях, после чего могут сбрасываться наполя фильтрации, в поверхностные водоемы, использоваться для поливасельскохозяйственных культур, либо для другиххозяйственных и производственных нужд.

Ливневые (дождевые) стоки имеют сезонный характер образования, большуюнеравномерность объемов во времени, в основе своей представляютмаломинерализованную воду атмосферного происхождения, загрязненную твердымивзвешенными частицами почв и грунтов, органическими и минеральными веществами,смываемыми с поверхности земли. Эти стоки поддаются очистке на биологическихочистных сооружениях, после которой они могут сбрасываться на поверхностьземли, в поверхностные водоемы, либо найти полезное хозяйственноеиспользование. Последнее затруднено неравномерностью поступления иневыдержанностью объемов стоков. Объем и состав ливневых (дождевых) стоковвсецело обусловлены физико-географическими и климатическими особенностямиместности, в которой находится предприятие, и размерами занимаемой им площади.

Производственные сточные воды образуются на всех предприятиях в процессетехнологического цикла их эксплуатации и характеризуются относительнойстабильностью объемов во времени, большим разнообразием химического состава,зачастую повышенной и высокой общей минерализацией, высокой загрязненностьюнефтепродуктами и химреагентами. Повышенное солесодержание и большоеразнообразие компонентов-загрязнителей делает невозможным очистку значительнойчасти производственных сточных вод до такой степени, чтобы их можно былоиспользовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать на рельеф и в открытыеводоемы. В данном случае речь может идти не об очистке, а о селективномизвлечении для последующей утилизации отдельных компонентов-загрязнителей(углеводородного конденсата, метанола, диэтиленгликоля и др.), что в целом неоказывает существенного влияния на общую токсичность сточных вод. В связи сэтим наиболее рациональным и радикальным методом обезвреживания таких вод вгазовой промышленности является подземное захоронение их в глубокие поглощающиегоризонты.

Утилизация производственныхсточных вод довольно ограничена. Часть из них, поддающаяся эффективным ирациональным методам очистки, может быть задействована в оборотных системахтехнического водоснабжения. Остальные воды после необходимой водоподготовкимогут использоваться в системах поддержания пластового давления при разработкенефтяных залежей либо в качестве технической воды для размыва подземныхемкостей в толще каменной соли.

Попутные воды образуются на газодобывающих предприятиях и являются водной частьюжидкостной фазы продукции эксплуатационных скважин, поступающей вместе с газом,углеводородным конденсатом и нефтью и отделяющейся от них в процессе сепарации.Попутные воды представляют собой сложную смесь, в состав которой входит вразличных объемных соотношениях большинство следующих составляющих:

конденсационная вода,содержащаяся в пластовых условиях газовой залежи в парообразном состоянии ивыпадающая в жидкую фазу при добыче газа;

остаточнаяпорово-капиллярная вода, присутствующая в порах продуктивногопласта-коллектора;

фильтрат бурового раствора;

Профессиональный жидкости,закачиваемые в скважины в процессе их эксплуатации, ремонта и интенсификациипритока газа (метанол, диэтиленгликоль, растворы хлористого кальция и природныерассолы (рапа), ингибиторы коррозии, соляная и другие кислоты,поверхностно-активные вещества и т.д.);

пластовая подошвенная,контурная и законтурная вода водонапорной системы, подстилающей иоконтуривающей разрабатываемую залежь, изредка пластовая вода из выше- илинижележащих по отношению к разрабатываемой залежи водоносных пластов.

Попутные водыхарактеризуются большим разнообразием объемов и химического состава как наразных месторождениях, так и на одном месторождении в различные периоды егоразработки. Объем их возрастает с увеличением добычи газа и времени освоенияместорождения, по мере роста обводнения разрабатываемой залежи иэксплуатационных скважин пластовой водой. Аналогичным образом увеличиваетсяобщая минерализация попутных вод: от малой солености (менее 1 г/дм3)для периода, когда в их составе преобладает конденсационная вода, до высокой,когда в их составе присутствует большая доля пластовой воды. Попутные водысодержат в повышенном количестве широкий спектр токсичных природных ипривнесенных компонентов, что делает невозможным их очистку до концентраций,позволяющих сбрасывать их на поверхность или в открытые водоемы.

Для попутных, как и длябольшинства сточных вод, следует говорить не об очистке, а о селективномизвлечении и утилизации отдельных примесей (углеводородного конденсата,метанола, диэтиленгликоля, сероводорода, некоторых микроэлементов). После этоговоды продолжают оставаться токсичными для окружающей природной среды и подлежатобезвреживанию предпочтительно методом подземного захоронения. Утилизацияпопутных вод весьма ограничена. После соответствующей подготовки они могутприменяться в системах поддержания пластового давления при разработке нефтяныхзалежей либо в качестве водоисточника для размыва подземных емкостей в соляныхтолщах.

Строительные рассолы образуются в результате размыва технической водойподземных емкостей в толще каменной соли при строительстве подземных хранилищдля жидких и сжиженных продуктов. География их ограничена районами развитиясоляных толщ. В качестве технической воды для размыва как правило используютсяпрошедшие предварительную подготовку хозяйственно-бытовые, ливневые ипроизводственные сточные воды.

Объемы строительных рассоловбывают довольно значительные, поскольку создание подземной емкости требует7-10-кратного объема технической воды. Поступление рассолов неравномерное из-заперерывов в строительстве как различных емкостей, так и одной и той же емкости.

Химический составстроительных рассолов однотипный (преимущественно хлоридный натриевый спримесью хлористого калия, сульфатов кальция и магния и некоторых другихсоединений). Общая минерализация строительных рассолов, изменяется в пределахот 80-100 г/дм3 в начале строительства до 200-250 г/дм3 иболее в основной период создания емкости.

Возможности утилизациистроительных рассолов ограничены. Получениеиз них товарной поваренной соли не рентабельно из-за неравномерностипоступления рассола, недостаточного его количества, нестабильной концентрации ит.д. Часть рассолов можно использовать для приготовления буровых растворов, дляглушения газовых скважин при ремонте, для регенерации натрий-катионитовыхфильтров котельных и на некоторые другие нужды. В основном же строительныерассолы требуют обезвреживания, которое наиболее рационально осуществлятьпреимущественно путем подземного захоронения в поглощающие горизонты.

По объему образованиясточных вод на предприятиях газовой промышленности принята следующаяклассификация:

малое — до 50 м3/сут(до 15-20 тыс. м3/год);

среднее — от 50 до 300 м3/сут(от 15-20 до 100 тыс. м3/год);

значительное — от 300 до1000 м3/сут (от 100 до 365 тыс. м3/год);

большое — от 1000 до 4000 м3/сут(от 365 тыс. м3/год до 1,5 млн. м3/год);

очень большое — от 4,0 до10,0 тыс. м3/сут (от 1,5 до 3,5-4 млн. м3/год).

Для отдельных предприятийхарактерны в основном малые и средние, редко значительные количества сточныхвод. Крупные газовые комплексы с большим числом предприятий, расположенныхдовольно далеко друг от друга, характеризуются большим и очень большимсуммарным количеством сточных вод.

На газодобывающихпредприятиях сточные воды не поддаются современным методам очистки по причиневысокого солесодержания, частично имеющего пластовое, природное происхождение,большого разнообразия минеральных и органических веществ. Особая токсичностьсвойственна сточным водам на месторождениях сероводородсодержащего газа,которые в большом количестве содержат растворенный сероводород, гидросульфид- исульфид-ионы. Обезвреживание таких вод должно осуществляться путем подземногозахоронения.

Газоперерабатывающие заводыхарактеризуются большим разнообразием химического состава и физических свойствпроизводственных сточных вод. Наибольшей токсичностью обладают воды заводов попереработке сероводородсодержащих газов. Вместе с газом и углеводороднымконденсатом на заводы поступает определенная часть минерализованной пластовойводы, не удаленная из продукции на газопромыслах. В результате заводские водыобладают повышенным солесодержанием и дополнительно загрязнены широким спектромминеральных и органических реагентов, применяемых в технологии переработкигаза. Такие воды также не поддаются эффективной очистке и подлежат подземномузахоронению.

На станциях подземногохранения газа (ПХГ) режим и состав вод имеет циклический характер и обусловленцикличностью работы ПХГ. Во время закачки газа образуется минимальный объемвод, загрязненных преимущественно горюче-смазочными материалами инефтепродуктами. Они могут быть очищены на биологических очистных сооруженияхдо кондиций, позволяющих использовать их в системе оборотного водоснабжениялибо сбрасывать на рельеф и в поверхностные водоемы, но на практике этогообычно не происходит.

В период отбора газа изподземного хранилища помимо обычных сточных вод на ПХГ появляется попутнаявода, добываемая из скважин вместе с газом. В связи с этим увеличивается объемвод, возрастает их солесодержание, они становятся не поддающимися эффективнойочистке и требуют обезвреживания путем подземного захоронения.

На подземных хранилищах жидкихи сжиженных продуктов в толще каменной соли основные объемы сточных водобразуются во время создания подземных емкостей методом размыва техническойводой. Это строительные рассолы, требующие подземного захоронения. В процессепоследующей эксплуатации таких хранилищ в них образуются небольшие объемыаналогичных рассолов, которые периодически также должны захороняться в глубокиепоглощающие горизонты.

На компрессорных станцияхобразуются производственные сточные воды, в большинстве своем поддающиеся очисткена биологических очистных сооружениях, после которых они могут использоваться всистемах оборотного технического водоснабжения либо сбрасываться на рельеф и вповерхностные водоемы. На головных компрессорных станциях при продувкепылеуловителей в сточные воды могут попадать такие вредные компоненты, какметанол, диэтиленгликоль и конденсат. Подобные воды также требуют подземногозахоронения.

Подсобно-вспомогательныепредприятия из-за большого разнообразия технологической направленностихарактеризуются разнообразием количественных и качественных характеристиксточных вод. Часть из них поддается очистке на биологических очистныхсооружениях, после чего их можно использовать в системах оборотноготехнического водоснабжения либо сбрасывать на рельеф и в поверхностные водоемы.Другая часть вод, с повышенным солесодержанием либо загрязненная различнымихимреагентами, кислотами, органическими и минеральными веществами, не поддаетсяэффективной очистке и подлежит подземному захоронению. Это воды повышеннойминерализации котельных и теплоэлектроцентралей, токсичные воды баз поснабжению нефтепродуктами и ингибиторами, производственных баз предприятий поповышению нефтеоотдачи пластов и капитальному ремонту скважин.

Из всего многообразия иколичества сточных вод в газовой отрасли биологической очистке подвергаетсялишь незначительная часть их.

4.КРИТЕРИИ ВЫБОРА СПОСОБА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Важнейшим условием работыпредприятий газовой промышленности является соблюдение экологической безопасности[ 1 ]. В этой связи обязательным требованием являетсяобезвреживание сточных вод.

Как известно,предпочтительно полезное использование (утилизация) сточных вод, если этоэкологически безопасно, экономически выгодно, технически и организационнорационально. Так, достаточно очищенные хозяйственно-бытовые и производственныесточные воды, а также ливневые стоки могут быть использованы в системахоборотного водоснабжения, для полива сельскохозяйственных культур, для размываподземных емкостей в соляных толщах. В системах поддержания пластового давленияпри разработке газовых и нефтяных залежей могут быть задействованы любыесточные воды, включая попутные пластовые воды и строительные рассолы. Последниемогут использоваться также для приготовления буровых растворов, жидкостей дляглушения скважин, для регенерации катионитовых фильтров котельных либоперекачиваться на близко расположенные рассолопромыслы для последующейпереработки.

Решение о способахутилизации и обезвреживания сточных вод должно приниматься исходя из следующихсоображений:

экологической безопасности инадежности;

производственных ихозяйственных потребностей;

экономической эффективности.

Подземному захоронениюнаиболее целесообразно подвергать не поддающиеся очистке попутные воды,строительные рассолы и значительную часть производственных сточных вод. Дажепри извлечении из попутных вод и строительных рассолов какой-то части полезныхвеществ (отдельных микроэлементов, солей) обязательным является обезвреживаниежидкой фазы. В засушливых климатических зонах, где развиты соленые озера,строительные рассолы можно сбрасывать в эти озера или в бессточные понижениярельефа. Хозяйственно-бытовые и наименее загрязненные производственные сточныеводы, а также ливневые стоки после очистки на биологических очистныхсооружениях могут быть утилизированы (повторно использованы) либо сброшены нарельеф или в поверхностные водоемы.

Однако даже при самойсовершенной очистке в сточных водах останутся, хотя и в небольших количествах,компоненты, не свойственные природным атмосферным и поверхностным водам.Поэтому пополнение ресурсов последних за счет очищенных вод не равнозначноестественному пополнению за счет атмосферных осадков. В связи с этим, еслиимеется возможность закачки всех указанных видов сточных вод впласты-приемники, в область депрессионной воронки водонапорной системыразрабатываемого месторождения, то данному методу должно быть отданопредпочтение.

Если поддающиеся очисткесточные воды из-за их малого объема, технических или организационных сложностейнецелесообразно утилизировать, они должны закачиваться в поглощающие горизонтывместе с не поддающимися очистке.

При неблагоприятных дляподземного захоронения гидрогеологических условиях (отсутствие изолированных отземной поверхности достаточно приемистых поглощающих горизонтов) должныприменяться другие методы обезвреживания сточных вод.

5.ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

5.1.Региональные геолого-гидрогеологические предпосылки подземного захороненияпромышленных сточных вод

Степень геологической игидрогеологической изученности территории России позволяет оценить, хотя быориентировочно, перспективы закачки промышленных сточных вод в любом регионе идаже районе. На первый взгляд, главным критерием геолого-гидрогеологическойоценки возможностей ПЗС должна быть характеристика пласта-приемника, егоемкостных и фильтрационных свойств. Вместе с тем отечественный и зарубежныйопыт ПЗС показывает, что основным критерием является закрытостьгидрогеологического объекта закачки, причем закрытость не в локальном, а,скорее, региональном плане. Региональная закрытость позволяет предупредитьтакие неприятные последствия закачки вод, как возможная миграция (переток)сточных вод в ниже- и вышележащие горизонты (вплоть до дневной поверхности),содержащие питьевые, бальнеологические или промышленно значимые воды. При этомследует учитывать то, что перетекание может быть и опосредованным, т.е. сточныеводы могут попадать в эти горизонты не сами, а выдавливать в нихминерализованные воды пласта-приемника.

Следовательно, для оценкивозможностей закачки сточных вод (СВ) пригодны любые виды информации,отражающие, в той или иной степени, закрытость пластов-приемников, т.е.характеристику пласта-покрышки, пласта-экрана.

При сравнении таких крупныхтектонических элементов, как платформы и геосиклинали, а, вернее, краевыепрогибы и межгорные впадины, предпочтение в плане закрытости недр должно бытьотдано платформам. Действительно, краевые прогибы и межгорные впадины в большеймере осложнены дизъюнктивными нарушениями, чем платформы. Вместе с тем для техи других характерна большая нарушенность (меньшая закрытость) краевых частей,по сравнению с центральными. Кроме того, различия в истории геологическогоразвития платформ и краевых прогибов (межгорных впадин) указывают на меньшуювыдержанность литологического строения последних по сравнению с первыми.

В пределах платформ, краевыхпрогибов и межгорных впадин, водоносные горизонты, пригодные для закачки СВ,приурочены обычно к погруженным частям их, т.е. впадинам и синеклизам впределах платформ и синклинальным зонам в пределах краевых прогибов. Вгидрогеологическом аспекте этим тектоническим элементам отвечают артезианскиебассейны разной масштабности.

В артезианских бассейнах,как известно, прослеживается вертикальная гидродинамическая зональность (зонаактивного водообмена — верхняя; зона замедленного водообмена — средняя; зоназастойного режима — нижняя). Эта зональность подтверждается также гидрохимическими,изотопными и газохимическими материалами в регионах различного строения.

В верхнюю зону (активноговодообмена) обычно включаются водоносные горизонты неглубокого залегания,гидродинамический режим которых определяется положением местных и региональныхбазисов эрозии (дренирования). Мощность этой зоны изменяется в широкихпределах, от десятков метров до 500 м и более. Химический состав иминерализация вод этой зоны определяются климатом: в гумидных областях с нимисвязаны пресные воды гидрокарбонатно-натриевого или сульфатно-натриевого (поВ.А. Сулину) типов, в аридных областях — пресные, солоноватые, иногда соленыеводы.

Средняя зона (замедленноговодообмена) занимает промежуточное положение между зонами активного изастойного режимов. В этой зоне прослеживается влияние не сезонных, а вековыхклиматических колебаний, роль эрозионного вреза снижается, дренаж затруднен.«Кровля» зоны обычно соответствует подошве первого регионального водоупора,залегающего гипсометрически ниже базиса эрозии. В платформенных областях этазона достигает глубины 300-500 м, в горно-складчатых — прослеживается нагораздо большей глубине. Для нее характерны солоноватые и соленые воды.

Нижняя зона (застойногорежима) охватывает нижние части разреза осадочного чехла; движение вод и стоких проявляются в масштабах геологического времени, дренаж отсутствует; влияниеклимата не сказывается. Зона застойного режима прослеживается не только вартезианских бассейнах платформенного типа, но также в бассейнах краевыхпрогибов и межгорных впадин. Для этой зоны характерны воды хлоркальциевого типа(по В.А. Сулину) различной минерализации (вплоть до рассолов).

Водоносные горизонты верхнейзоны (активного водообмена) как правило не пригодны для захороненияпромышленных СВ. Горизонты зоны замедленного водообмена могут использоватьсядля захоронения СВ при наличии региональных экранов. Безусловным объектом длязахоронения СВ является нижняя зона (застойного режима), наиболее изолированнаяот верхних зон и содержащая не пригодные для практического использования воды.

Геолого-гидрогеологическиепредпосылки ПЗС должны увязываться с современными представлениями огидрогеодинамике глубоких горизонтов платформ, согласно которым глубокиеводоносные горизонты, по мнению В. А. Всеволожского и В. И. Дюнина, представляютсобой систему блоков с отсутствием или весьма слабой гидродинамической связьюмежду собой во всех направлениях. Слоисто-блоковое строение являетсянеотъемлемой особенностью глубоких горизонтов, т.е. общей закономерностью.Масштаб неоднородности: размеры блоков в плане — от десятков и сотен метров втектонически активных районах до первых десятков километров в районах соспокойными тектоническими условиями. Причем гидродинамическая связь междублоками меняется — усиливается при интенсивной антропогенной нагрузке. Так, призахоронении промышленных сточных вод возможно увеличение пластового давления вотдельных блоках, а это может привести к формированию трещин гидроразрыва.Наличие пьезоэкстремумов в поле пластовых давлений не возможно без существованиянепроницаемых границ в относительно однородных по литологическому составуодновозрастных водоносных горизонтах. Латеральная миграция ограничена размерамиблоков, преобладает вертикальная миграция. Происходит конвективный перенос по«незалеченным» разломам между блоками, осуществляющими связь с вышележащимиводоносными горизонтами. Поровая проницаемость с глубиной уменьшается,проницаемость коллекторов в основном обеспечивается трещинами различногогенезиса. Фильтрационные и емкостные свойства пород глубоких горизонтовплатформ характеризуются резкой анизотропией во всех направлениях,прогнозировать которую пока не представляется возможным.

Таким образом, задача повыявлению горизонтов, благоприятных для ПЗС, сводится к выявлению благоприятныхгидрогеологических зон всеми известными методами (гидродинамическими,гидрохимическими, газогеохимическими, изотопными, трассерными и др.).

5.2.Требования к поглощающим горизонтам и экранам

Подземное захоронениесточных вод возможно лишь при соответствующем благоприятном сочетаниигеологических и гидрогеологических условий. Немаловажна, в частности, рольдизъюнктивной тектоники при обосновании возможности использования пласта длязакачки вод. Недоучет этого фактора чреват крайне негативными экологическимипоследствиями — возможностью прорыва сточных вод в верхние водоносныегоризонты.

В большинственефтегазоносных районов существуют благоприятные геолого-гидрогеологическиеусловия для ПЗС. Они предопределены чередованием в геологическом разрезепроницаемых (коллекторов) и практически непроницаемых (флюидоупоров) пластов.Из числа проницаемых пластов конкретного геологического разреза для закачки -выбирается рабочий поглощающий горизонт, а также один или несколько резервныхпоглощающих горизонтов, которые могут быть задействованы в случаенеобходимости. При достаточно мощном рабочем поглощающем горизонте можнообойтись и без резервных.

Весьма благоприятнымфактором является наличие над рабочим и резервным поглощающими горизонтами такназываемого «буферного» горизонта, представленного водонасыщенными проницаемымипородами, в которые закачка не планируется. Буферный горизонт может бытьотделен от нижележащих поглощающих горизонтов местными, локальными водоупорнымитолщами; не исключается и отсутствие между ними водоупоров, а также наличиелитологических «окон» в водоупорах.

В качестве буферных могутиспользоваться резервные поглощающие горизонты, развитые над рабочими. Рольбуферного горизонта заключается в возможности поступления в него частизахороняемых вод или пластовых, вод из нижележащего поглощающего горизонта приего переполнении, либо в случае вертикальных восходящих перетоков сточных водиз поглощающего горизонта из-за неисправности нагнетательных скважин илиособенностей геологического строения и гидродинамических условий.

Тем самым буферный горизонтпризван снять часть пластового давления, возрастающего в рабочем поглощающемгоризонте. Весьма желательно при этом снижение пластового давления в буферномгоризонте, что наблюдается в водоносных пластах, подстилающих разрабатываемыегазовые залежи и взаимосвязанных гидродинамически. Разновидностью буферногогоризонта является разрабатываемая газовая или нефтяная залежь, в которойпроисходит снижение пластового давления. Наличие буферного горизонта не являетсяобязательным требованием, но оно повышает надежность ПЗС, поэтому, в принципе,желательно.

Небольшие объемы сточных водможно захоронять непосредственно в разрабатываемую газовую или газоконденсатнуюзалежь. В отработанные залежи могут закачиваться значительные объемыпромышленных СВ.

Безусловно, необходимо,чтобы непосредственно над рабочим поглощающим горизонтом или несколько выше -над резервными и буферными горизонтами был развит достаточно мощный ивыдержанный по площади, надежный региональный водоупор. Он должен отделятьнижние гидрогеологические (гидродинамические, гидрохимические) зоны,характеризующиеся застойным и весьма застойным режимом, от верхнихгидрогеологических зон (затрудненного и активного водообмена).

К поглощающим горизонтампредъявляются следующие требования:

отсутствие пресных водпитьевого качества;

насыщенность солеными ирассольными водами, не используемыми в настоящее время и не планируемыми киспользованию для лечебных целей, технического водоснабжения, извлечения ценныхкомпонентов на расстоянии ближе расчетного радиуса влияния растеканиязакачиваемых вод за весь период эксплуатации системы захоронения;

соответствиефильтрационно-емкостных свойствпластов-коллекторов приему запланированных объемов сточных вод;

надежная изоляцияпоглощающих горизонтов выдержанными по мощности, регионально протяженнымиводоупорами от вышележащих водоносных горизонтов с пресными водами;

залегание поглощающихгоризонтов на приемлемых в технико-экономическом отношении глубинах, которые,согласно мировой и отечественной практике захоронения СВ, составляют вбольшинстве случаев от 600-700 м до 2500-3000 м, но чаще 1000-2000 м;

совместимость пластовых води пород поглощающего горизонта с промышленными СВ, при исключении образованиянерастворимых осадков и (или) новых токсичных соединений;

отсутствие тектоническихнарушений в зоне залегания поглощающих горизонтов.

С точки зрениялитологического состава пластов-коллекторов наиболее перспективны поглощающиегоризонты в терригенных (песчаниках, песках, алевролитах) и карбонатных породах(известняках, доломитах). Для известняков характерна относительная простотаповышения коллекторских свойств с помощью солянокислотных обработок,возможность применения открытого забоя в скважинах, отсутствие при эксплуатациитаких осложнений, как пескование.

В редких случаях могутиспользоваться поглощающие горизонты в сульфатных трещинно-кавернозныхколлекторах (гипсах, ангидритах), трещинно-поровых и порово-трещинныхколлекторах магматических (эффузивных, интрузивных) и метаморфических пород.

Региональные водоупорныепокрышки (экраны) должны обеспечивать надежность изоляции развитых под нимипоглощающих горизонтов в условиях повышающегося пластового давления вследствиезакачки сточных вод. В литологическом отношении наилучшими покрышками являютсямощные толщи глин, каменной соли и многолетнемерзлых пород. Этим породам должноотдаваться предпочтение в качестве покрышек при выборе развитых под нимипоглощающих горизонтов. Менее надежны покрышки, сложенные ангидритами,аргиллитами, плотными доломитами и известняками, эффузивными и метаморфическимипородами.

Большое значение имеетположение рабочего поглощающего горизонта по отношению к разрабатываемымгазовым, газоконденсатным и нефтяным залежам. Возможны следующие основныеварианты поглощающих горизонтов:

1 — продуктивный пласт запределами контура нефтегазоносности (водонасыщенная часть продуктивного пласта)в зоне депрессионной воронки либо за ее пределами;

2 — подошвеннаяводонасыщенная часть разреза, подстилающая массивную водоплавающую залежь вконтуре нефтегазоносности, в зоне развития депрессионной воронки;

3 — горизонт подразрабатываемыми залежами, от которых он отделен надежным экраном,препятствующим развитию депрессионной воронки вглубь;

4 — горизонт надэкранирующей покрышкой разрабатываемой залежи. Первые два варианта являютсянаиболее благоприятными (причем второй благоприятнее первого), четвертыйвариант наименее предпочтителен.

5.3.Основные поглощающие горизонты нефтегазоносных провинций России

Основной гидрогеологическойпредпосылкой экологически безопасного подземного захоронения промышленныхсточных вод является широкое распространение на территории Россиипластов-коллекторов. Они обладают достаточными для приема СВ фильтрационными иемкостными параметрами и содержат в естественном состоянии подземныеминерализованные воды, не представляющие практического интереса дляводохозяйственного, теплоэнергетического, лечебно-санитарного использования илиизвлечения ценных компонентов. Надежная гидравлическая изоляция таких пластов-коллекторовот поверхностных вод и вышележащих водоносных горизонтов, используемых илипригодных для хозяйственно-питьевого или производственно-техническогоиспользования, позволяет уверенно прогнозировать локализацию сточных вод внедрах на многие тысячи лет.

Образующиеся в результатетакого способа обращения со сточными водами небольшие по размерам«искусственные залежи» в геологическом отношении подобны природным залежамжидких или газообразных полезных ископаемых (нефти, газа) и при благоприятномсочетании комплекса естественных условий способны находиться в местахлокализации в течение длительного (измеряемого геологическими масштабами)времени.

Перспективность конкретных территорий для примененияПЗС определяется по Прогнозной карте гидрогеологических условий захороненияпромышленных сточных вод в глубокие водоносные комплексы масштаба 1:25000000(Мингео СССР, 1970 г.). В настоящее время завершается работа по обновлениюданной карты, только для территории Российской Федерации. На карте выделены площадис благоприятными и неблагоприятными для реализации подземного захоронениягидрогеологическими условиями, а также территории, недостаточно изученные вданном отношении. На благоприятных площадях даны сведения о развитыхперспективных пластах-коллекторах и изолирующих их в разрезе водоупорныхтолщах.

Благоприятными дляподземного захоронения сточных вод условиями характеризуются большая частьевропейской территории России, Западной и Центральной Сибири, занятыхплатформенными артезианскими бассейнами. Неблагоприятные условия характерны длядревнейших сталлических щитов и массивов, а также молодых геосинклинальныхобластей, отличающихся активными неотектоническим и гидродинамическим режимами.

Иными словами, ПЗС вод можноосуществлять во всех нефтегазоносных провинциях России, включая провинциишельфов морей, на всех газовых и газоконденсатных месторождениях, подземныххранилищах газа, на территории газоперерабатывающих заводов, компрессорныхстанций и других объектов газовой отрасли. Для этого имеются необходимыегеолого-гидрогеологические условия. Значимость поглощающих горизонтов на разныхучастках того или иного региона неодинакова. Ниже приведена краткаяхарактеристика основных поглощающих горизонтов нефтегазоносных провинций иприлегающих к ним территорий России. Этими горизонтами не ограничиваютсявозможности подземного захоронения сточных вод, в районах конкретныхпромышленных объектов могут быть перспективными и другие поглощающие горизонты.

Волго-Уральскаяпровинция и прилегающие к ней
с запада территории

В Волго-Уральской провинциии на прилегающей к ней с запада территории основным поглощающим горизонтомявляется визейско-башкирский, сложенный преимущественно карбонатными породами.Он используется для захоронения сточных вод Оренбургского газохимическогокомплекса, Уфимского нефтеперерабатывающего завода, завода по производству содыв г.Стерлитамаке, химкомбината в г. Салавате, Канчуринского ПХГ (Башкирия),газовых хранилищ Саратовской области, Научно-исследовательского институтаатомных реакторов (НИИАР), Заволжского химзавода в Ивановской области,Кирово-Чепецкого химического комбината.

В районах расположенияперечисленных объектов визейско-башкирский поглощающий горизонт залегает на разнойглубине, но обладает значительной мощностью, высокими коллекторскими свойствамии содержит рассолы с минерализацией от 60-100 г/дм3 до 260-300 г/дм3.

На территории объектовподземного захоронения сточных вод Оренбургского газохимического комплекса поглощающийвизейско-башкирский горизонт в составе окских, серпуховских и башкирскихотложений залегает на глубине от 2068-2193 м в контуре месторождения и до2465-2573 м за его контуром на полигонах газопромыслового управления,газоперерабатывающего и гелиевого заводов. Общая мощность поглощающегогоризонта — 380-580 м. Эффективная мощность — 12,3-85,6 % (в среднем 44,4 %)общей мощности. Средняя проницаемость коллекторов на разных объектахзахоронения изменяется от 0,1 до 1,1 пм2. Высокая проницаемость обусловленатрещиноватостью, которой охвачены как пористые пласты-коллекторы, так и плотныеразности карбонатных пород. Установлены также зоны закарстованности пород,разрушенных до пескообразной массы, и зоны дробления очень плотных, но сильнотрещиноватых разностей.

На рассматриваемойтерритории вторым по значимости поглощающим горизонтом являетсясредне-верхнедевонский. На нефтепромыслах Татарии из всех поглощающих скважин,приспособленных для сброса сточных вод, 32 % приходится насредне-верхнедевонские отложения и 64 % на визейско-башкирские. В отложениядевона захороняются воды химической промышленности в г.Тамбове, г. ДзержинскеНижегородской области, г. Новомосковске Тульской области.

Кроме вышеописанных основныхпоглощающих горизонтов в рассматриваемом регионе расположены второстепенныепоглощающие горизонты, перспективные для использования в некоторых районахтерритории или даже на локальных участках, которыми являются отдельныеместорождения углеводородов. В качестве примера можно привести использованиедля закачки СВ выработанной газовой залежи в отложениях уфимского яруса верхнейперми на Покровском газонефтяном месторождении в Оренбургской области.

Тимано-Печорскаяпровинция

Основные поглощающиегоризонты в рассматриваемом регионе представлены породамисредне-верхнедевонского и каменноугольного комплексов.

Средне-верхнедевонскийкомплекс в литологическом отношении делится на две части доманиковым горизонтомфранского яруса. Поддоманиковая толща сложена преимущественно терригеннымипородами с очень высокими коллекторскими свойствами (пористость до 20-25 %,проницаемость до 1-3 пм2). Глубина залегания ее составляет от150-200 м на Тиманском кряже (Ярегское нефтяное месторождение) до 3300 м вПредуральском прогибе (Пашнинское месторождение). На Ярегском месторождении,разрабатываемом шахтным способом с закачкой водяного пара в продуктивный пластпесчаника, подтоварная вода сбрасывается за пределами шахтного поля в тот жепродуктивный пласт через специально пробуренные поглощающие скважины.

Наддоманиковая толща девонавместе с породами карбона и нижней перми (по артинский ярус включительно)представляет собой преимущественно карбонатные отложения (известняки,доломиты). Терригенные породы присутствуют в основном лишь в разрезе нижнегокарбона (яснополянский надгоризонт визейского яруса).

В поглощающий горизонт -наддоманикововую толщу девона (в отложения верхнефаменского подъяруса)захороняются СВ на Западно-Соплесском ГКМ, газоконденсатная залежь которогоприурочена к поддоманиковым отложениям живетского яруса среднего девона наглубине 4100-4200 м.

На Вуктыльском ГКМ,расположенном в 60 км к югу от Западно-Соплесского ГКМ, в качестве поглощающегогоризонта для подземного захоронения вод используются карбонатные отложениякаменноугольного возраста, развитые ниже газоконденсатной залежи, котораянаходится в интервале глубин 2200-3100м.

Прикаспийскаяпровинция

Основные ресурсыуглеводородного сырья Прикаспийской провинции выявлены на ее окраинах вподсолевых отложениях нижней перми, карбона и девона на глубине 3600-5200 м.Из-за очень большой глубины залегания, невысоких коллекторских свойствводонасыщенных отложений под залежами и заих контуром подсолевыеотложения для ПЗС не пригодны. Для этой цели перспективны только надсолевыетерригенные отложения, поглощающие горизонты приурочены в основном к песчанымпластам альб-сеноманского, нео-комского и юрского возраста. Они служат длязахоронения сточных вод Астраханского газохимического комплекса, АстраханскогоНГДУ объединения «Нижневолжскнефть», промышленного комплекса месторожденияТенгиз, химических предприятий г. Волгограда и г. Волжского. На северепровинции, на месторождении Карачаганак (Казахстан) для захоронения сточных водиспользуется поглощающий горизонт в отложениях верхней перми — нижнего триаса.

Предкавказскаянефтегазоносная провинция

На большей частиПредкавказской провинции (в пределах Краснодарского и Ставропольского краев)наиболее перспективные для захоронения СВ поглощающие горизонты связаны стерригенными коллекторами миоцена и палеогена, а на отдельных участках и снизами плиоцена (понта). Второстепенную роль играют поглощающие горизонтынижнего мела из-за значительной глубины залегания (около 2500 м и более). Всеверо-восточной части провинции, в районе вала Карпинского (в административномотношении относящегося к Калмыкии, юго-западной части Астраханской области исеверу Дагестана) для захоронения сточных вод перспективны поглощающиегоризонты нижнего мела.

В пределах Ставропольскойвозвышенности существуют особо благоприятные геолого-гидрогеологические условиядля подземного захоронения значительных объемов сточных вод. Они обусловленыаномально низкими пластовыми давлениями (АНПД) в палеоцен-эоценовом водоносномкомплексе, в котором отношение пластового давления к условно гидростатическому достигает0,5-0,6. Палеоцен-эоценовый поглощающий комплекс, надежно изолированный отниже- и вышележащих водоносных комплексов мощными глинистыми толщами,характеризуется низким положением статического уровня пластовых вод (300-540 мот поверхности земли) и повышенной их минерализацией (около 10 г/дм3).Благодаря столь благоприятным геолого-гидрогеологическим условиям на заводе«Люминофор» в г. Ставрополе поглощающие скважины с перфорацией в интервале от1466 до 1573 м принимают наливом, без избыточного давления на устье, до2400-2500 мУсут сточных вод при репрессии на пласт не более 2,5-2,8 МПа. Придебите свободного налива 1700-1900 мз/cyтна устье скважины создается разрежение. Вакуум достигает 0,08-0,09 МПа и егохватает для работы системы сифоном с дебитом 350-400 м3/сут потрубопроводу из четырехдюймовых бурильных труб длиной около 500 м. Замерызабойного давления показали, что динамические уровни во время наливов неподнимаются выше 300-350 м.

Западно-Сибирскаяпровинция

Общеизвестно, что Западная Сибирьявляется крупнейшим в мире нефте-газоносным регионом. Запасы газа, составляющиетреть мировых, сконцентрированы в основном на севере Тюменской области, вЯмало-Ненецком автономном округе. Здесь добывается 90 % газа России. Приростдобычи российского газа в начале XXI века будет обеспечиваться за счет освоенияновых месторождений Надым-Пур-Тазовского района, п-ова Ямал. Основным объектомразработки на месторождениях провинции являются газовые залежи, залегающие наглубине 850-1300 м в массивном резервуаре песчаных сеноманских отложений.Покрышкой залежам служат глины верхнего мела и палеогена. Сеноманские газовыезалежи подстилаются мощной водонапорной системой песчаных отложенийсеноманского, альбского и аптского ярусов. Эти отложения и являются основнымпоглощающим горизонтом провинции. Пластовая вода поглощающего горизонта имеет минерализацию 16-18 г/дм3.Высокие коллекторские свойства песчаных пород обеспечивают высокую приемистостьскважин, достигающую 2400 м3/сут при устьевом давлении 0,2-0,6 МПа.Этот поглощающий горизонт используется для захоронения СВ на всех объектахразработки, где данное мероприятие осуществляется (Уренгойское,Вынгапу-ровское, Ямбургское, Заполярное, Комсомольское, Юбилейное,Западно-Тарко-салинское месторождения).

В качестве второстепенногопоглощающего горизонта на территории Ямало-Ненецкого автономного округа можнорассматривать песчаные пласты неокома, залегающие на значительно большейглубине и поэтому уступающие в технико-экономическом отношении вышеописанномуапт-сеноманскому водоносному комплексу.

Нефтегазоносныепровинции и области Восточно-Сибирской платформы

Ангаро-Ленская провинция, охватывающая Иркутскую область и юго-запад Якутии,характеризуется газонефтеносностью наиболее древних отложений венда-нижнегокембрия. Наиболее изученной частью провинции является Непско-Ботуобинскаяобласть, приуроченная к одноименной антеклизе, в пределах которой мощностьосадочного чехла составляет 1800-3000 м. В основании его залегают терригенныепороды венда, выше лежат карбонатные породы нижнего кембрия, перекрытые мощнойтолщей нижнекембрийских соленосных отложений. Залежи углеводородов связаны сподсолевыми отложениями. Они имеют мощность от 400 до 1200 м и характеризуютсяаномально низкими пластовыми давлениями. Так, на Средне-Ботуобинскомгазонефтяном месторождении на глубине 1900 м первоначальноепластовое давление составляло 14,6 МПа; на Верхне-Велючанском газовомместорождении на глубине 2200 м -18,3-19,0 МПа.

Пластовые воды подсолевогокомплекса имеют минерализацию 300 — 400 г/дм3 и плотность1,28-1,32 г/см3. Весьма показателен характер изменениягидродинамического потенциала (приведенного пластового давления) по площади ипо разрезу зоны АНПД. Общее снижение напоров подземных вод происходит с западана восток. Самые низкие значения приведенного пластового давления (на 7,0-7,2МПа меньше условного гидростатического давления) выявлены в пределахВилючанской седловины. Установлено также, что гидроизопьезы замыкаются какправило на выявленных в осадочной толще разломах, большинство из которыхявляется отражением разломов фундамента.

Установлено, что приведенные напоры подземных вод вплане снижаются к зонам разломов, а по разрезу — в направлении к фундаменту.Распределение гидродинамического потенциала, особенно приуроченность зонпьезоминимумов к разломам, свидетельствует о разгрузке подземных вод вразломные зоны фундамента. Причем этот процесс происходит в настоящее время, внеотектонический период развития региона. Факт снижения гидродинамическогопотенциала вниз по разрезу (так называемый отрицательный градиентгидродинамического потенциала) свидетельствует о невозможности восходящеймиграции пластовых вод по обновляющимся или возникающим при неоктектоническихподвижках разломам. Миграция любых флюидов (в том числе и захороняемых сточныхвод) в этих условиях может быть только нисходящей (Ю.И. Яковлев, Р. Г. Семашев,1990).

Перечисленныегидродинамические особенности делают подсолевой комплекс в рассматриваемомрегионе чрезвычайно благоприятным для подземного захоронения сточных вод.

Лено-Вилюйская провинция расположена в центральной части Якутии. Втектоническом отношении она занимает Вилюйскую синеклизу и Предверхоянскийпрогиб. Геологический разрез сложен терригенными породами. Промышленнаягазоносность связана с тремя продуктивными комплексами: верхнепермским,нижнетриасовым и нижнеюрским. Выделяется до 20 продуктивных горизонтов наглубине от 1000 до 3500 м. Коллекторами являются песчаники с пористостью 13-21% и проницаемостью 0,15-0,30 пм2. Большинство месторождений сосредоточенона Хапчагайском валу, протянувшемуся на 200 км в широтном направлении вдольправого берега р. Вилюй. Первоначальное пластовое давление в глубокозалегающихверхнепермских и нижнетриасовых залежах этого района было аномально высоким,превышающим условно-гидростатическое давление на 6-10 МПа. Месторождения газа,расположенные севернее, на Логлорском валу, характеризуются первоначальнымпластовым давлением, близким к нормальному гидростатическому. Добыча газа врассматриваемой провинции началась в 1967 г. В качестве перспективныхпоглощающих горизонтов для подземного захоронения СВ могут быть рекомендованыводонасыщенные пласты песчаников юры и нижнего триаса.

6.О СОЗДАНИИ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД НА ПЕРИОД ХРАНЕНИЯ,ИСЧИСЛЯЮЩИЙСЯ ВЕКАМИ

Проблема захоронения сточныхвод, особенно токсичных, приобрела важнейшее значение в связи с оценкойнадежности длительной, гарантированной охраны среды обитания человека при любыхэкстремальных ситуациях. Между тем, известно, что применяющиеся в настоящеевремя методы захоронения сточных вод в ряде случаев не обеспечивают необходимойбезопасности среды обитания, что чаще всего связано с технологическимифакторами сооружения хранилищ и главным образом — старением и сравнительнобыстрым разрушением цементирующей массы под воздействием подземной влагиразличной агрессивности, ограничивающими срок безопасности искусственносоздаваемых ловушек в плотных или слабопроницаемых водоносных пластах.

Из приведенных вышесоображений следует, что несравненно большую ценность представляют природныеловушки, характеризующиеся значительно большей емкостью и, главное, весьмадлительными периодами сохранения изоляции токсичных веществ от окружающейсреды, исчисляющимися, по крайней мере,десятками и сотнями лет (В.Н. Корценштейн, 1991).

Для захоронения жидких токсически опасных сточныхвод гораздо эффективнее использовать не антиклинальные, как обычно практикуют,ловушки, а синклинальные, образующие гидродинамически изолированные природныерезервуары, заполненные много сотен тысяч лет назад концентрированнымиприродными рассолами в пределах блюдцеобразных замкнутых структурных элементов,как правило, в древних синклинальных ловушках, герметичность которых проверенасамым строгим из мыслимых судей — геологическим временем.

Такого рода синклинальныеловушки не являются уникальными природными объектами. Они сравнительно широкораспространены в природе, располагаясь довольно часто на относительно небольшихглубинах (первые километры) в наиболее прогнутых и изолированных со всех сторонзонах осадочного покрова, а также в грабенах кристаллического основания,сложенных практически непроницаемыми формациями. Образование синклинальныхловушек происходит в результате весьма длительных и сложных процессов, вкоторых сочетаются неравномерное опускание отдельных элементов земной коры изаполнение трещинно-порового пространства пород крепкими рассолами, занимающимисамопроизвольно, в силу закона гравитации, наиболее погруженные и изолированныеот верхних и смежных горизонтов синклинальные складки, лишенные проводящихтектонических трещин или других дизъюнктивных нарушений. Последние условияорганически входят в понятие «синклинальные ловушки». Являясь по своей природетектоническим элементом, формирующимся в течение длительного геологическоговремени, ловушки эти долго не могут сохраняться в случае возникновения исколько-нибудь широкого распространения проводящих трещин. По указаннымпричинам они попросту не реализуются.

Таким образом, принепременном условии отсутствия проводящих трещин или разломов, вполне реальнаобстановка, при которой крепкие рассолы сохраняются в коллекторах неопределеннодолгое время (в геологическом смысле), если только герметичность синклинальныхловушек не будет нарушена в результате техногенного воздействия на них буровыхили иных работ. Эти обстоятельства следует всегда иметь в виду, гарантируягерметичность рассматриваемых ловушек.

Индикатором, указывающим нафактическое наличие в недрах искомых синклинальных ловушек, отвечающихпроектным параметрам их герметичности, является только прямая фиксация в ядрепотенциальной ловушки крепких рассолов, обогащенных гелием, являющимся прямымпоказателем древности структуры. Эти сведения обычно хорошо известны по фоновымпоказателям зональности пластовых рассолов мелких тектонических складокизучаемого региона.

Еще более важны сведения онадежности изоляции синклинальных ловушек от верхних горизонтов опресненныхвод. Такого рода сведения носят принципиальный характер. Это одно из наиболееважных требований, предъявляемых к синклинальным ловушкам, проектируемым длязахоронения токсичных отходов. Как это ни парадоксально, здесь вполне уместнааналогия между антиклинальными ловушками, надежно сохраняющими миллионы летгазовые и нефтяные залежи, и механизмом длительного сохранения рассолов всинклинальных блюдцеобразных ловушках. Отличия лишь в том, что антиклинальныеловушки углеводородов, являющиеся своеобразным прототипом искомых ловушек длязакачки токсичных растворов, сохраняют в своем ядре скопления в основномлетучих углеводородов, а синклинальные ловушки летучих компонентов не содержати предназначены для захоронения жидких токсичных отходов. Подобно тому, как поотсутствию эффузионных и диффузионных газопроявлений судят о степени изоляцииверхних горизонтов (над покрышкой) от «дыхания» крупных газовых месторождений(залегающих на различных глубинах), так и по отсутствию в водах верхнихводоносных горизонтов, в том числе и грунтовых, исследуемой ловушки исооружаемого хранилища признаков проникновения эффузионных и летучих компонентовсоленых токсичных вод, можно судить о степени гарантированной надежностигерметизации не только подошвы, но и кровли синклинальной ловушки снизу, поМонтаж отопления упругого замка, свободно сообщающегося с токсичной массой ловушки.

Таким образом, не толькокрепкие рассолы самой ловушки, сопредельные с ее подошвой, но и воды верхнихопресненных горизонтов, перекрытые толщами слабопроницаемых коллекторов,приобретают характер контрольных, сигнализирующих о негодности ловушки, еенегерметичности (по разным причинам). И в этом, по мнению В.Н. Корценштейна,главная новизна предложения. Такая ловушка, не соответствующая на основанииисследований требованиям двойного контроля (сверху и снизу), скорее всего,должна быть забракована, как не отвечающая особо жестким условиям поставленнойисключительно ответственной задачи.

Необходимый гидрохимическийконтроль за флюидальной системой ловушки осуществляется на основе детальныхгидрохимических исследований проницаемых горизонтов структуры, залегающих вышеплотных отложений ловушки (покрышки), лишенной проводящих тектоническихнарушений. Об этом следует не только непрестанно помнить, но и фактическиконтролировать специальной аналитической службой.

Как следует из условийпостановки задачи, при исследовании сети гидрогеологических скважин важнысведения по гидрогеохимии и ионно-солевым комплексам всего разреза, включающегокак горизонты, содержащие рассолы, так и более высокие, опресненные, играющиероль контрольных при окончательном выборе ловушки и организации сети наблюдательныхскважин.

Район расположения искомойсинклинальной ловушки и сопредельной с ней зоны опресненных вод определяется попервой замкнутой изогипсе, оконтуривающей область залегания наиболее плотныхминерализованных рассолов — признаков синклинальных ловушек.

Касаясь вопроса размещенияподземных хранилищ в районах синклинальных ловушек, следует обратить вниманиена необходимость их тщательного анализа (с учетом вопросов, носящихспециализированный характер). Во всяком случае, в районе каждого проектируемогохранилища должны быть проведены поисковые работы на предмет обнаружения иоконтуривания синклинальных ловушек, согласно приведенным выше жестким условиямих изоляции от верхних опресненных водоносных горизонтов. Поиск и разведкуподобных ловушек, с учетом их особой государственной важности, следуетпроводить задолго до их фактического использования, накапливая сведения поспециальной долговременной программе опытных работ, призванных упредитьвозможные просчеты в установлении долговременности герметичности ловушек.

Картирование синклинальныхловушек, после тщательного изучения проблемы, может стать предметомспециального структурно-литологического анализа в качестве основы строительстванадежных подземных хранилищ токсичных растворов. Это не значит, что найденные,даже самые перспективные, ловушки должны немедленно использоваться в качествеобъекта строительства. Период опытно-промышленных работ, скорее всего, можетдлиться многие годы, прежде чем появится полная уверенность в безопасности еезаполнения сточными водами. К тому же предстоят дальнейшие контрольныенаблюдения. Это должно стать правилом. Здесь понятие об ускоренных методахпринципиально не уместно и неприемлемо.

Инфраструктура различныхобъектов хранилища должна тщательно контролироваться с учетом не тольковнешнего контура синклинали, но и контрольной краевой зоной, ширина которойзависит от конкретных инженерно-геологических условий объекта.

Использование предлагаемогометода создания подземных хранилищ жидких отходов обеспечивает, по сравнению ссуществующими способами, следующие преимущества:

надежность захоронения,гарантирующая безопасность на неопределенный, достаточно длительный период;

большая вместимость ловушки,значительно превышающая размеры искусственно сооружаемых емкостей;

значительная экономическаяэффективность, вытекающая из приведенных выше специфических особенностей,предопределенных самой природой ловушек.

Определение местоположениясинклинальной ловушки, ее внешнего контура и главное — выявление особенностейвнутреннего строения этого объекта, его специфика в отношении изменения ловушкиво времени — все это является сложной инженерно-геологической задачей. В этомплане над ней надо работать на всех этапах ее решения, непрерывно устраняявозможные погрешности. Однако задача эта по своей государственной значимостизаслуживает любых усилий для ее решения, она неудержимо устремлена в будущее.

Последовательность очевидныхпервоочередных операций по В.Н. Корценштейну (1991) сводится к следующему.

1. Поиск оптимальных ловушекна основе детальных литолого-фациальных и сейсмических исследований в целяхвыбора наиболее надежных реперов для структурного картирования искомой ловушки.

Окончательное решениепринимается на основе изучения серии литолого-фациальных и сейсмических карт почислу исследованных горизонтов. Таким путем определяется фактическоерасположение синклинальной ловушки. В связи с этим представляетсяцелесообразным пересмотреть отношение к давно ликвидированным широкимисследованиям в области детальной литолого-фациальной корреляции осадочныхпокровов и их сочетаний с различными геофизическими методами.

2. Выбор сетиконтрольно-наблюдательных скважин призван, прежде всего, фиксировать первичныйгидрогеологический фон водонапорной системы. На основе детально выявленныхгидрогеологических и гидрогеохимических параметров начального природного фонадолжен осуществляться контроль за его состоянием под воздействием изменяющейсятехногенной обстановки.

3. Наиболее ответственнаязадача, решение которой обеспечивает безопасность экологической обстановкизаданных объектов и сопредельных с ними территорий, в основе своей решается наоснове наблюдений в сети контрольно-наблюдательных скважин. Последние призванызаблаговременно сигнализировать о появлении в водах верхних опресненных горизонтовкомпонентов, нарушающих хотя бы в какой-то мере начальный природный фон (рис. 1).

4. Постановказадачи о длительности периода хранения агрессивных промышленных сточных вод,исчисляющегося десятками и сотнями, а может, и тысячами лет, не всегдаподдается достаточно четкой психологической оценке по причине почти неразвитогочувства времени в масштабах, превосходящих длительность жизни исследователя.Особенно это проявляется в бесполезных попытках техногенными средствами преодолетьгубительное влияние времени в масштабах исторической, археологической и, темболее, геологической длительности. Если ставится такая задача, то длительностьхранения жидких отходов должна быть, по крайней мере, сопоставима с периодомполураспада продуктов радиации, хотя бы не очень долгоживущих элементов.

Рис. 1. Соотношениегеолого-промысловых и тектонических элементов синклинальных ловушек:

-серия контрольных водоносных горизонтов от опресненных до крепких рассолов,идентичных ловушке;

-синклинальная ловушка, заполненная опасными сточными водами (на профиле);

-то же (в плане);

-подошва синклинальной ловушки, сложенная плотными породами, лишеннымипроводящих трещин;

— наблюдательные и контрольныескважины в плане (А) и в профиль (Б);

-изогибсы синклинальной ловушки (в плане);

-подошвенная зона ловушки

Таким образом, речь идет о Монтаж отопления практически вечнойсинклинальной ловушки. Годность последней при этом проверяется самой природой.Только ее «авторитет» для нас незыблем. Все остальные гарантии, основанные натехнологических принципах, не внушают доверия. Слишком велика ставка.

7.ОЦЕНКА СОВМЕСТИМОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ПЛАСТОВЫМИ ВОДАМИ И ПОРОДАМИ*

* Разделподготовлен с участием А.Ф. Соколова (ВНИИгаз).

Оценка совместимости сточныхвод с пластовыми водами и породами основывается на проведении расчетов,лабораторных и опытно-промысловых исследований Севкавнипигаза, ВНИИгаза,ВолгоУралнипигаза.

7.1.Условия обеспечения приемистости пласта
в течение длительной эксплуатации

Эксплуатацияглубокопогруженных горизонтов в рассматриваемых целях должна быть рассчитана напродолжительное время и предусматривать независимо от режима закачки(постоянного или периодического) заполнение фильтрующего пространства породсточными водами и оттеснение пластовой воды по пласту. При этом формируютсягидрогеохимические системы: «сточные воды — пластовая вода», «сточные воды -пластовая вода — порода», «сточные воды -порода», в которых протекаютфизико-химические процессы между жидкой и твердой фазами (растворение ивыщелачивание, окислительно-восстановительные реакции, катионный обмен,сорбция, десорбция, деятельность бактерий в анаэробных условиях, набухание).Все это ведет к изменению фильтрационно-емкостных свойств пород: растворение ивыщелачивание способствуют их улучшению, осадкообразование — ухудшению, влияниеионного обмена зависит от состава сточных вод, пластовой воды и поглощенныхкатионов породы.

Основными источникамикольматации являются:

механические примеси,присутствующие в сточных водах, а также образующиеся в результатенестабильности поступления СВ в пласт;

твердые и жидкие продуктывзаимодействия системы «сточные воды — пластовая вода — порода», кольматацияпород газами, органическими жидкостями;

набухаемость.

Условием полного отсутствиякольматации является химическая и физико-химическая совместимость СВ спластовой средой. Для проверки в лаборатории проводят предварительный тест насовместимость СВ с подземными водами и породами. В пластовых условиях,процессы, происходящие в результате смешения, могут отличаться от лабораторных,поэтому рекомендуется проводить программное Монтаж отоплениярование процессов дляреальных условий с использованием программы GIBBS, реализованной Ю.В.Шваровым, Д.В. Гричуком с учетом теоретических основ геохимии природных вод (Т.В. Левшенко, А.Ю. Бычков, 1999).

При отсутствии совместимостипродукты разнообразных реакций могут накапливаться и приводить к полнойкольматации порового пространства пласта-коллектора. Последствия кольматациинаиболее быстро проявляются в призабойной зоне пласта, причем радиус влияниязависит от ряда факторов:

скорости и объемапоступающих СВ, объема продуктов, выделяющихся в твердой фазе, кинетики ихвыделения, пористости и т.д.

На основе исследованиясостава СВ, пластовых вод, пород и продуктов их взаимодействия формируютсятребования к составу сточных вод. При их выполнении источники кольматации могутбыть исключены или максимально сокращены.

Требования к составу СВ всистеме «сточные воды — пластовая вода -порода» должны выполняться в течениевсего периода закачки.

7.2.Свойства породы пласта-коллектора

Процессы взаимодействиязакачиваемых СВ с пластом-коллектором зависят от термобарических условий впласте, литологической Монтаж , минералогического состава,фильтрационно-емкостных свойств, состава обменных катионов и величины емкостипоглощения породы, слагающей пласт.

Для последовательного заполненияпор пласта предпочтительно равномерное распространение сточных вод по всемусечению поверхности фильтрации. Одним из условий, способствующих этому,является наличие в СВ минимального количества взвесей (для пористых сред неболее 20-30 мг/дм3) при размере частиц в 4-6 раз меньше размера пор.

Согласно литературнымданным, размеры пор в продуктивных горизонтах составляют 10-60 мкм, трещин втрещиноватых породах 0,2-0,3 см. Для беспрепятственного заполнения пластов СВразмеры частиц взвесей не должны превышать 1,6 мкм. При величине частиц 1,6-10мкм фильтрация будет сопровождаться частичной потерей приемистости, при болеекрупных частицах возможно образование кольматирующего слоя. Этому способствуеттакже гелеобразная природа частиц взвеси, приводящая к их слипанию в болеекрупные конгломераты в зонах замедленного движения сточных вод. Последнееотносится к нестабильным компонентам СВ (железо и другие тяжелые металлы),которые в зависимости от условий в пласте могут осаждаться в виде комплексныхсоединений.

Наличие плавающей иэмульгированной нефти и конденсата в СВ, накопление их на поверхностифильтрации и в пористой среде происходит во всех случаях, когда размеры ихчастиц и глобул близки размерам пор и трещин коллектора.

При захоронении СВ в глубокопогруженныегоризонты широко используется опыт по закачке вод для заводнения пластов принефтедобыче. Изданный на основании этого ОСТ 39-225 формирует основныетребования, предъявляемые к СВ в зависимости от фильтрационно-емкостных свойствпласта.

При снижении коэффициентаприемистости нагнетательных скважин с начала закачки воды на 20 % следуетпроводить работы по восстановлению фильтрационной Монтаж призабойнойзоны и, при необходимости, улучшать качество закачиваемой воды.

В пластовых условиях система«пластовая вода-порода» находится в состоянии химического равновесия. Впроцессе закачки сточных вод при существенной разнице в концентрацияхкомпонентов СВ и пластовой воды происходит смещение равновесия между твердой ижидкой фазами с возможным химическим взаимодействием между ними.

При этом наибольшимизменениям подвержены глинистые и карбонатные породы, наименьшим — песчаныеразности.

При рН8) ведет к переотложению химических образований всистеме «вода-порода». В обоих случаях в породе, формирующей ловушку, могутвозникать зоны фильтрации, отличные от первоначальной. В связи с этим наиболееприемлемым для закачки считается нейтральный характер стоков с рН, равным 7-8.

Уменьшение минерализацииподземной воды под влиянием более пресных СВ может вызвать увеличениенабухаемости глинистых минералов, снижение фильтрационных свойств. Этохарактерно для пород, содержащих большое количество глинистых образований принизких концентрациях двухвалентных катионов (Са2+, Mg2+) в закачиваемых сточныхводах.

Вода с низкой минерализациейне вызывает набухания и, соответственно, не уменьшает проницаемость пласта,если 10 % и более из общей суммы катионов СВ принадлежат кальцию и магнию:

100([Са2+] + [Mg2+])/ ([Na+] + [К+ [Са2+]+ [Mg2+]) > 10 %,                      (1)

где [Са2+], [Mg2+], [Na+],[К+] — концентрации катионов, мг/дм3.

Загипсованность нефтеносныхпород известна на многих месторождениях. Пластовые воды содержат ионы  и Са2+ вколичестве, обеспечивающем их равновесие с гипсом. Закачка посторонних, преждевсего пресных, вод нарушает это равновесие, а при недостатке одного из ионов происходитрастворение гипса, вода обогащается  и Са2+Возможность насыщения закачиваемых вод сульфатами за счет пластовых породдетально изучена. При обычной кратности промывки 3-5 вода будет полностьюнасыщена сульфатами, даже при очень небольшом (менее 0,1 %) содержании гипса впороде (В.П. Зверев, 1967).

Карбонатные породы,являющиеся коллекторами для многих залежей нефти и газа, растворяются в воде,содержащей СО. При этом в воде повышаются концентрации НСО3, Са2+Mg2+. Разгазирование воды и повышение величины рНприводит к выпадению в осадок карбонатов кальция, магния (и стронция), при этомконцентрация соответствующих ионов в воде снижается.

На некоторых месторожденияхпроисходит интенсивное выщелачивание из пород коллекторов кремнезема, которыйпосле снижения температуры и давления может образовывать осадки SiO2.

Опытно-методическиелабораторные и промысловые эксперименты на Касимовском ПХГ (А.Ф. Соколов, А.В.Дахнов, Т.В.Левшенко 2000) показали, что вмещающие породы пласта-коллектораобладают хорошими сорбционными свойствами. Чем выше содержание глинистыхобразований, тем выше общая поглощающая способность породы. Наличиеорганических составляющих в составе закачиваемых СВ (нефтепродукты,диэтиленгликоль, метанол) повышает способность породы к поглощению.

7.3.Характеристика пластовой воды

При определении составапластовой воды выполняется химический анализ содержания макро- имикрокомпонентов, включая растворенные газы (СО2агр, H2S),тяжелые металлы, органическую составляющую (бензол, фенолы). Проводится расчетсолевой формы состава, определяется химический тип воды.

С помощью математическогоМонтаж отоплениярования рекомендуется рассчитать состав основных комплексных соединений всоставе воды, а затем привести исследуемые Монтаж состава воды кпластовым условиям (А.Ю Бычков, Т.В. Левшенко, 1999). На основании этих данныхформируется заключение о характере воды, токсичности, возможности использованияее в качестве полезного ископаемого.

Расчетную величинутоксичности А (ед. ПДК/дм3) определяют как сумму значенийтоксичности каждого компонента по формуле

А = С1,/ПДК1, + С2,/ПДК2,+ … + Сi/ПДКi,                                      (2)

где Сi — массовая концентрациякомпонента, мг/дм3;

ПДКi — предельно допустимаяконцентрация компонента в воде хозяйственно-питьевого назначения, мг/дм3.

В то же время следует иметьв виду, что формула (2) не отражает синергизма привзаимодействии разных токсикантов. Так, металлоорганические соединения рядатяжелых металлов на порядок токсичнее их свободных ионов, и расчет токсичностипо вышеуказанной формуле дает заведомо более низкую токсичность, чем реальная.

7.4.Характеристика сточных вод

Для полученияфизико-химической Монтаж СВ выполняется их анализ, на основаниикоторого формируется заключение о соответствии сточных вод ОСТ 39-225 иобоснование целесообразности обезвреживания их в поверхностных условиях вэкологическом и экономическом аспектах. Стоимость одного полного анализаопределения компонентного состава пластовых и сточных вод вхимико-аналитических лабораториях газовой отрасли составляет около 100 долл.США.

Распространенными СВ вгазовой отрасли являются попутные воды. Как указывалось выше, они представляютсобой сложную смесь, в состав которой в различных соотношениях могут входить:пластовая вода, в том числе подошвенная и законтурная, разрабатываемой залежи;конденсационная вода; остаточная порово-капиллярная вода; фильтрат буровогораствора; иногда вода из выше или нижележащих горизонтов; различныетехнологические примеси, закачиваемые в скважины в процессе их эксплуатации,ремонта и интенсификации и др.

В связи с этим СВхарактеризуются многообразием химического состава, часто загрязненынефтепродуктами и химреагентами (диэтиленгликоль, метанол, ингибиторы). Дажепри самой совершенной технологии очистки в СВ остаются токсичные компоненты,поэтому захоронение в глубокопогруженные горизонты является самымраспространенным и оптимальным вариантом их обезвреживания. Использованиеустановок биологической очистки сточных вод от органических компонентовтехнологически и экономически не оправдано и малоэффективно.

Захоронение сточных водгазодобывающих объектов как правило производится в депрессионную воронкуразрабатываемой залежи. В связи с этим существует ошибочное представление отом, что возврат попутных вод в залежь не вызовет никаких осложнений призакачке. Между тем наблюдается значительное изменение химического составапопутных вод в результате нарушения равновесий при поступлении флюида на земнуюповерхность.

Кроме этого, в пластзакачиваются также хозбытовые сточные воды и отработанная технологическая вода.При их закачке в глубокий горизонт в пласте-приемнике искусственно создаютсяусловия, свойственные поверхностной зоне гипергенеза: изменяется температура,рН воды, окислительно-восстановительные свойства, привносятся растворенные газы(из них наиболее значимые 02 СО2, H2S). Всеэто стимулирует развитие процессов, свойственных зоне гипергенеза:выщелачивание пород, катионный обмен, окисление минералов и углеводородов и др.

Одним из следствии закачкиСВ является взаимодействие сульфатов вод с органическими компонентами, врезультате чего происходят восстановление сульфатов до сероводорода и окислениеуглеводородов до диоксида углерода по реакциям

CaSO, +CH4, = CaCO3 + Н20 + H2S;

7CaSO4, + С9Н20- 7CaCO3 + 2СО2 + 3Н2О + 7H2S.

При этом легкие парафиновыеуглеводороды окисляются до диоксида углерода и воды, тяжелые, начиная с С10Н22, превращаются в полинафтены. Во всех случаях происходит потеря легких фракцийнефти, удаление сульфатов из воды, обогащение жидкой фазы сероводородом иуглекислым газом, которые снижают ее рН.

Восстановление сульфатов досероводорода происходит биогенным путем в результате жизнедеятельностисульфатвосстанавливающих бактерий в анаэробных условиях. Большинство природныхвод, а также техногенные, до температуры стерилизации (800 °С) в изобилиисодержат бактерии. При возникновении благоприятных условий они становятсяактивными (Н.М. Петухова, 1995).

Показательными в этом планебыли сточные воды, закачиваемые в скважину Прибрежная 4 (Краснодарский край).Доставленные в лабораторию при температуре 7-8 °С в большой емкости, онипредставляли собой прозрачную жидкость желто-бурого цвета. Пробу разлили вполиэтиленовые бутылки, наполнив их под пробку, плотно закрыли. При комнатнойтемпературе они оказались под давлением. Через 5-7 дней в пробах без доступавоздуха появились интенсивные черные хлопья FeS, в составе воды снизилосьсодержание сульфатов, появился сероводород, углекислота, снизился рН.

Практика показывает, чтотакие же процессы наблюдаются во всех пробах, доставляемых с ПХГ. Попадающийпри отборе проб воздух на какое-то время ингибирует деятельность анаэробныхбактерий, затем при отсутствии доступа воздуха их деятельность сновавозобновляется.

Аналогичные процессыпротекают при закачивании сточных вод в подземные ловушки ирезервуары-накопители.

При закачке СВ вследствиеобразования H2S и CO2 агрессивная среда вызываеткоррозию наземного и подземного оборудования нагнетательной скважины. Скоростькоррозии составляет 0,6 мм /год.

На забое скважин за счетперепада давлений происходит интенсивное осаждение частиц, в пространстве порактивизируется деятельность сульфатвосстанавливающих бактерий. Сероводородноезаражение пласта — одно из основных последствий процесса сульфатредукции;сероводород — индикатор его протекания. Сероводород реагирует с металлом труб,соединяясь с растворенным в воде железом. Образующийся сульфид железакольматирует призабойную зону.

Потеря приемистостинагнетательных скважин и повышение давления могут привести к разрыву труб ипроникновению токсичных СВ в вышележащие горизонты.

Факторами, влияющими напроцесс сульфатредукции, являются температура ниже 80°С и низкая минерализациязакачиваемых вод. Более высокие температуры и высокая минерализация вод (более100 г/дм3) подавляют жизнедеятельность сульфатвосстанавливающихбактерий.

Основными показателямикачества закачиваемых СВ являются:

содержание механическихпримесей не более 300 мг/дм3;

содержание нефтепродуктов невыше 150 мг/дм3;

содержание сероводорода неболее 15 мг/дм3;

содержание диэтиленгликоляне выше 1 г/дм3;

содержание метанола не более40 г/дм3;

содержание окисного железане выше 3 мг/дм3;

неагрессивность сточных вод.При коррозионной активности сточных вод >0,2 мм/год необходимо предусмотретьмероприятия по антикоррозионной защите трубопроводов и оборудования;

содержание растворенногокислорода не более 0,5 мг/дм3;

набухаемость глин в СВ недолжна превышать ее значения в пластовой воде;

совместимость СВ с пластовойводой и породой по основным осадкообразователям (CaCO3, CaSO4). В результате ихобразования допускается снижение фильтрационной Монтаж пласта не болеечем на 20 %.

Кроме того, необходимоучитывать роль сульфатвосстанавливающих бактерий. В связи с этим СВ передзакачкой следует проверять на присутствие в них ионов сульфидов (тестовоеопределение). Образование ионов сульфидов из имеющихся в СВ сульфатов врезультате сульфатредукции может привести к локальному развитию процессовбиокоррозии.

7.5.Прогнозирование образования неорганических солей

Основнымиосадкообразователями при закачке сточных вод являются карбонаты и сульфатыкальция.

7.5.1. Прогнозирование отложенийкарбоната кальция

Возможность образованиятвердого осадка карбоната кальция и его количество контролируются карбонатнымравновесием, отражающим соотношение между СО2 НСО3, СО в растворе. Карбонатное равновесие определяетсяконцентрацией ионов водорода (величиной рН), которая характеризует условияравновесия между жидкой фазой, с одной стороны, и твердой и газообразной — сдругой. На этом основан прогноз возможности осаждения карбоната кальция пометодике Стиффа-Девиса путем сравнения фактического рН воды с расчетнымзначением рН„ при насыщении данной воды карбонатом кальция. За показательсолеотложения принимают индекс насыщения IS и индекс стабильности ISt.Индекс насыщения определяют по выражению
 IS =рН — pHs. Онпозволяет оценить способность воды отлагать или растворять карбонат кальция.

При IS > 0 (обычно 0,5-0,7) изводы выпадает осадок карбоната кальция;

при IS = 0 вода находится всостоянии равновесного насыщения карбонатом кальция; при IS<0вода способна растворять дополнительное количество твердого СаСО3.

Индекс стабильности,определяемый по выражению ISt = 2 pHs — рН, дает возможностькачественно оценить солеотложение. Индекс стабильности принимает следующиезначения:

ISt > 8,7 — вода оченьагрессивная, осадок СаСО3 не образуется;

8,7>ISt >6,9 — вода среднеагрессивная, осадок не образуется;

6,9>ISt >6,4 — вода стабильная;

6,4>ISt >3,7 — вода выделяет осадок СаСО3

ISt <3,7 — вода сильно перенасыщена СаСО3, образуется осадок.

При определении рН„используют выражение рН = рСа + рЩ + К,

где рСа, рЩ — отрицательныелогарифмы концентраций Са2+ и НСО3 определяемые пографику (рис. 2);

К — коэффициент, зависящийот ионной силы раствора m:

m = k1,b1, + k2,b2 + … + kn,bn / 2.1000,                                            (3)

где b — концентрация ионов, мг/дм3;

k — эквивалентные массы ионов, поделенные на их валентности,соответствующие данному иону: Са2+ — 0,1; Mg2+ — 0,17; Na+ -0,043; K+ — 0,026; CI—0,028; SO- 0,042; HCO3 — 0,016.

Рис. 2. График для определения рСаи рЩ по концентрации ионов Са и НСО3:

1, 2 — концентрации ионов Са2+ и НСО3

Коэффициент К можноопределить графически (рис. 3). При расчетах попрогнозированию солеотложений состав смесей вод определяют по диаграммесмешения (график произвольного масштаба). По оси абсцисс откладывают долюкаждой из смешиваемых вод в составе смеси, начиная от 100 %-ного содержанияпервой воды до 100 % второй воды; на осях ординат, восстановленных из крайнихточек, — массовую концентрацию компонентов. Точки одноименных компонентов соединяютпрямыми, которые показывают содержание данного компонента во всем диапазонесмешения.

Рис. 3. Зависимость значения К отионной силы раствора при температурах (°С):

1 — 0; 2 — 10; 3 — 20; 4 -25; 5 — 30; 6 — 40; 7 — 50; 8 — 60; 9 — 70; 10 — 80; 11 — 90

Положительные значения IS ивеличина ISt в интервале 6,4-3,7 и ниже свидетельствуюто способности данной смеси к выделению осадка карбоната кальция. Количество егоА определяют по предложенному А.Ю. Намиотом и Г.Ф. Губкиной уравнению

,              (4)

где х1 — доля одной воды в смеси;

m1 и m2 — молярность,соответственно, для Са2+ и НСО3, для первой и второйсмешивающихся вод;

а — число молей СаСО3,выпадающего в осадок при смешивании вод;

 — молярная концентрация СО2, в растворе.

Величину А можно определитьпо уравнению

A = LKI/KII                                                                                                 (5)

где L — произведениерастворимости СаСО3;

K1 и КII- константы диссоциации кислоты HСО3 первой ивторой ступени;

kнсо3 и kCa2+ активности ионов.

После пересчета компонентногосостава вод в молярные концентрации и определения произведения растворимости икоэффициентов активности рассчитывается эффект смешения вод.

Условия и причины осаждениякарбонатных солей многообразны и зависят от большого числа разнонаправленныхфакторов: содержания водорастворимых поверхностно-активных веществ, нафтеновыхи карбоновых кислот, обладающих эффективностью осаждения кальция и магния на90-100 %; разбавления пластовой воды пресной (гидролиз).

7.5.2. Прогнозированиеобразования гипса

Наибольшее распространение вприродных условиях имеют соли гипса (CaSO4, x 2H2О) и ангидрита (CaSO4.).В простейшем варианте содержание сульфата кальция в смеси «сточная вода -пластовая вода» оценивается по минимальному содержанию одного из компонентов (Са2+или SO42-). Определяющими факторами, влияющими на содержаниесульфатных солей кальция в растворе являются минерализация и состав самихрастворов. Причем в растворе хлористого магния, например, растворимость гипса в10 раз больше, чем в растворе хлористого кальция такой же концентрации.Изменения температуры и давления влияют на растворимость сульфатов кальциянезначительно.

Прогноз выпадения сульфатныхсолей из раствора выполняют по следующей схеме: по данным химического анализа вычисляютпроизведения миллиграмм-эквивалентных концентраций [Ca2+]×[SO42-] и сумму произведенийконцентраций других присутствующих в растворе ионов на их валентности:

S[Xi]×Zi-2([Ca2+]+[SO42-])=[Na+]+2[Mg2+]+[HCO3]+[CI]+[K+]мг-экв/дм3.             (6)

По номограмме (рис. 4) определенному значению S[Xi]×Zi-2([Ca2+]+[SO42-]) соответствуетпроизведение [Ca2+]×[SO42-] [мг-экв]2 внасыщенном гипсом растворе. Если в исследуемом растворе произведение [Ca2+]×[SO42-] [мг-экв]2 равноили больше произведения, найденного по номограмме, то исследуемая пробанасыщена сульфатом кальция, если меньше, то не насыщена. По кривой ONопределяют концентрации CaSO4, соответствующиевычисленному для насыщенного раствора и фактическому произведениям миллиграмм-эквивалентныхконцентраций Са2+ и SO42-. По разности концентраций CaSO4 определяют дефицитнасыщения воды гипсом.

При существенном различииконцентраций кальция- и сульфат-ионов степень насыщенности вод CaSO4 рассчитывают по уравнению(В. П. Зверев):

             (7)

где ХCaSO4 — дефицит насыщения гипсомисследуемого водного раствора, мг/дм3;

[Са2+] и [SO24] — концентрации ионов порезультатам химического анализа, мг-экв/дм3;

[Са2+]×[SO24] — произведениеконцентраций ионов Са2+ и SO42 (мг-экв.)2 внасыщенном растворе, определяемое по номограмме (рис.4)для соответствующей температуры в зависимости от величины S[Xi]×Zi.- 2([Ca2+]+[S042]),которая вычисляется по предыдущему варианту.

Рис. 4. Номограммы для определениядефицита насыщения природных вод сульфатом кальция

Следует отметить, что впоследние годы появилось много методик расчета термодинамических равновесий вприродных водах, основанных на разных принципах (МГУ, ВСЕГИНГЕО, Гидроспецгеологияи др.). Составлен ряд программ расчетов на ЭВМ систем из многих уравнений (Ю.В.Шваров, Г. А. Соломин, И. К. Карпов и др.), позволяющих определять областиустойчивости различных компонентов в растворах в зависимости от концентраций,рН, Eh, Т °С, ионной силы, давления. Методы физико-химической гидродинамики,гидрогеохимического Монтаж отоплениярования позволяют прогнозировать осадкообразование впластовых условиях значительно точнее, чем расчеты по формулам твердых фаз.

7.5.3. Экспериментальныеисследования

Для определениясовместимости СВ с пластовыми водами и породами проводят сериюэкспериментальных тестов. Для этого готовят смеси «сточные воды — пластоваявода» в отношениях 5:95; 10:90, 20:80, 50:50, энергично встряхивают и даютотстояться. Через 1-3 сут. проводят анализ образовавшейся жидкой фазы насодержание следующих компонентов: HCO3, CO32+, Cl, SO42, Са2+, Mg2+, Na+(K+), а также рН. Рассчитываюттеоретическое содержание искомых ионов в смесях и сравнивают с фактическим.

Понижение содержаниякомпонентов относительно расчетных указывает на участие компонента в процессесолеотложения.

Взаимодействие СВ с породойтакже может быть проверено на серии опытов (Н.М. Петухова, 1995). Смеси готовятиз расчета 150 г измельченной просеянной через сито породы и 850 г СВ. Поизменению концентраций макро- и микрокомпонентов в жидкой фазе по результатамхимического и атомно-абсорбционного анализов во времени и в зависимости оттемпературы можно судить о динамике и направленности процессов, происходящихпри взаимодействии в системе «сточные воды — порода». При необходимостиприменяют микроскопические исследования осадка.

Следует иметь в виду, чторезультаты при проведении лабораторных экспериментов могут быть искажены засчет небольших объемов смешиваемых жидкостей и влияния контакта с воздухом,которые ускоряют процесс изменения карбонатного равновесия. К тому же вусловиях пласта существенное влияние оказывает агрессивная углекислота.

Полученные расчетные иэкспериментальные данные используются при проведении опытно-промышленныхзакачек, что позволяет корректировать подготовку сточных вод. Кроме того, ониявляются базовыми для разработки технологического регламента.

Технологические приемыподготовки СВ в зависимости отпоказателей качества включают следующие операции: отстаивание, применениеингибиторов коррозии и солеотложения, деаэрирование, осаждение нестабильныхкомпонентов и т.д., которые устанавливают путем проведения серии исследований ивыбора оптимального варианта регламента, обоснованного экономически и технологически.

Оценка совместимостипромышленных сточных вод при закачке выполнена на примере Краснодарского ПХГ.Закачка осуществляется в скв. 14, 86, 163, в свиту Горячего ключа (табл.1).

Отложения свиты Горячегоключа (1100-1150 м) палеоцена сложены бескарбонатными аргиллитами (30-35 м),переходящими в алевролиты, а затем в тонкозернистые глинистые песчаники (45-50м). Выше залегает пачка (10-12м) грубослоистых песчано-алевролитовых пород,чередующихся с прослоями относительно уплотненных тонкозернистых песчаников иглинистых мягких алевролитов.

Коллекторы этой свитыотносятся к III и IV классам (А.А. Ханин), эффективная пористость их составляет25-26 %, проницаемость 0,133 мкм2, пластовое давление 9,7-10,2 МПа,температура 75-86 °С.

Таблица 1

Гидрохимическая характеристика сточных вод нагнетательных скважинКраснодарского ПХГ

СКВ.

№№

Дата,глубина отбора, м

d420

pH

Массоваяконцентрация, мг/д

Минерализация,

г/дм3

H2S+HS

СО2агр

Fe3+

Fe2+

SО42+

Фенолы,л

14

9.04.95

1000

1,012

6,2

13,43

74,80

27,93

251,33

13

4,56

18,52

-«-

5.10.96

1000

1,014

5,6

47,54

118,80

5,03

3,70

13

5,01

22,85

-«-

10.04.97

1000

1,013

6,7

Н.о.

57,20

13,96

122,87

49

12,60

21,06

-«-

27.04.98

1142

1,005

7,0

21,12

Н.о.

Н.о.

335,10

15

5,86

8,91

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

86

24.10.93

1000

1,012

7,3

6,62

26,40

8,38

55,85

576

3,50

19,20

-«-

19.04.94

1000

1,009

6,4

6,44

110,0

55,85

161,97

Н.о.

4,25

15,54

-«-

7.04.95

1000

1,013

5.7

21,49

83,60

2,79

415,52

29

4,78

20,66

-«-

6.10.96

1000

1,013

6,3

153,62

96,80

2,23

424,46

38

4,96

20,57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

163

9.04.95

1000

1,011

6,4

11,86

79,20

11,17

396,54

774

4,89

17,51

-«-

14.04.97 1000

0,999

5,6

5,19

83,60

15,08

173,14

88

6,00

3,14

-«-

29.04.98

1095

0,999

7,3

5,80

Н.о.

Н.о.

156,38

498

0,58

2,03

Примечание. Н.о. — не обнаружено.

В рассматриваемом вариантепри проницаемости коллектора 0,133 мкм2 содержание механическихпримесей в закачиваемых стоках не должно превышать 5 мг/дм3. ,

Химический состав пластовой водысвиты Горячий ключ представлен в табл.2.

Таблица2

Химический составпластовой воды свиты Горячий ключ

Показатели

Скв.15 (01.09.81)

Скв.41 (03.09.81)

Глубина отбора, м

970

1000

РН

7,5

7,6

d420

1,020

1,022

Массовая концентрация,мг/дм3:

K++Na+

11508

12953

Са2+

140

140

Mg2+

24

24

CI-

17122

19320

SО42

113

56

СО32+

Отсутствуют

НСО3

1464

1586

S

30371

34079

I

20,10

14,80

Вг-

87,25

73,26

NH4+

92,00

58,80

В3+

96,60

103,50

Тип воды по (В.А. Сулину)

ГКН

ГКН

За январь — май 1999 г.общее количество сточных вод (табл. 3, 4)составило 12,7 тыс. м3, из них — 40 % — хозяйственно-бытовые.

Таблица3

Состав и степеньтоксичности промышленных сточных вод (фазовый разделитель)

Показатели

Массоваяконцентрация, мг/дм3

ПДКдля рыбохозяйственных водоемов, мг/дм3

Токсичность,

ед.ПДК/дм3

РН

6,7

 

 

d420

1,017

 

 

K++Na+

9759

120,00

81,32

NH4+

8

0,50

16,00

Са2+

140

180,00

0,78

Mg2+

24

40,00

0,6

CI

14690

300,00

48,97

SО42

145

500,00

0,29

СО32+

Отсутствуют

 

 

НСО3-

976

 

 

S

25742

 

 

H2S + HS+

 

Отсутствует

 

СО2агр

25,0

 

 

Feобщ

18,0

0,3

60,00

СПАВ

0,33

0,30

1,1

Нефтепродукты (раств.)

77,56

0,05

1551,20

ДЭГ

223,50

1,00

223,50

Метанол

12,00

0,10

120,0

Фенолы (л)

9,2

0,001

9200

Sr

Не обнаруж.

2,00

 

Ni

Не обнаруж.

0,01

 

Zn

0,4

0,01

40,0

В

1,8

0,10

18,0

Sb

0,02

0,003

6,66

Cd

Не обнаруж.

 

 

Сu

0,07

0,001

 

Ba

0,03

0,20

70,0

Si

4,80

 

 

Р

2,40

 

 

Мех.примеси

247,00

 

 

Общая токсичность стоков

11438,42

Таблица 4

Состав хозяйственно-бытовых стоков

№ п/п

Показатели

Данныеза 19.03.98

1.

d420

1,0024

2.

рН

5,2

3.

Массовая концентрация,мг/дм3 :

К++Na+

 

1636

4.

NH4+

8

5.

Са2+

281

6.

Mg2+

85

7.

CI

2567

8.

SО42

563

9.

СО32

Отсутствуют

10.

НСО3-

512

11.

S

5652

12.

H2S+HS+

0,35 — консервация влаборатории

13.

Фенолы (л)

2,64

Минерализация промышленныхвод составляет 5-26 г/дм3, токсичность 11438,42 ед. ПДК/дм3.Более 99,9 % ее приходится на долю нефтепродуктов, фенолов, ДЭГа, метанола идр. (см. табл. 3, 4).

Обезвреживание таких водпутем захоронения в глубокопогруженные горизонты является оптимальным вариантом,так как даже при самой совершенной технологии очистки в них остаются токсичныекомпоненты.

7.5.4.Примеры прогнозирования осадкообразования

Прогнозирование отложений карбоната кальция

Рассмотрен вариант«промышленные сточные воды (фазовый разделитель) — пластовая вода», 1:1. Графиксмешения дан на рис. 5.

Согласнографику смешения, состав смеси характеризуется следующими данными (мг/дм3):

CI                 SO42                HCO3                   Са2+                Mg2+                   Na++K+

17000          100                  1280                     140                 24                       11300

pH — 7,4(определен опытным путем); Относительная плотность воды при t= 20 °Ссоставила 1,020.

Ионная сила раствора K(m) составила 0,502, данномузначению m по рис. 3при t = 250 °С соответствует K(m) = 3,2;

Концентрации ионов Са2+и НСО3 переводят из размерности масса/объем (мг/дм3) вразмерность масса/масса (мг/кг) по пересчетному коэффициенту 1/r, где r — плотность исходногораствора.

Для Са2+-140/1,020-137,3 мг/кг; НСО3 — 1280/1,020 = 1254,9 мг/кг

— соответственно этимзначениям по графику (см. рис. 1) рСа=2,5; рЩ=1,8.

Индекс насыщения IS = 7,4- (2,5 + 1,8 + 3,2) = -0,1;

Индекс стабильности ISt = 2 7,5 -7,4 = 7,6.

При таких значениях IS, ISt водаотносится к среднеагрессивной, осадок СаСО3 не образуется.

Прогнозированиеобразования гипса

Проведемпересчет предыдущего примера в размерность мг-экв/дм3:

CI                 SO42                HCO3                   Са2+                Mg2+                   Na++K+

479,55         2,08                 20,98                    6,99                1,97                    491,30

[Са2+]× [SO42]= 6.99×2.08 = 14.54 [мг-экв/дм3]2

S[Xi]-Zi, — 2([Ca2+] + [SO42]) = 491,30 + 2×1,97 + 20,98 + 479,55 =995,77 [мг-экв/дм3], этому значению по номограмме (см. рис. 4) соответствует [Са2+]× [SO42] = 5300 [мг-экв/дм3]2,что значительно больше расчетного (14,54 [мг-экв/дм3]2).Дефицит насыщения смеси гипсом — 5000 мг/дм3.

По расчетнымданным образование неорганических солей не прогнозируется, что такжеподтверждено лабораторными исследованиями на совместимость.

Рис. 5. График смешения«промышленные сточные воды (ПСВ) — пластовая вода»

Оценка способности сточных вод вызывать набухаемость пород

В результате расчета доли(%) Са2+ и Mg2+ от общего количествакатионов по формуле (1) получены следующие данные: дляпластовой воды скв.15 1,41 % (см. табл. 1) и промышленных сточных вод (фазовый разделитель)1,65 % (см. табл. 2).

В этом случае закачиваемыесточные воды не вызовут набухания глинистой составляющей пласта, так каксодержание двухвалентных катионов в них выше, чем в пластовой воде.

Выводы и рекомендации:

промышленные сточные водысовместимы с пластовыми водами по составу макрокомпонентов. Образованиекарбонатных и сульфатных осадков не прогнозируется;

сточные воды агрессивны.Необходимы гидрохимический контроль за коррозионными процессами и применениеингибиторов;

сточные воды несоответствуют нормативам требований по содержанию механических примесей,образуемых сульфидами железа в анаэробных условиях в наземных хранилищах ипласте в процессе реакций сульфат-редукции. Пласт кольматируется;

необходима подготовкасточных вод к захоронению.

8.МЕТОДЫ ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ОБЪЕКТАХ ПОДЗЕМНОГОЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Особенностьюгеолого-гидрогеологических исследований на объектах подземного захоронения сточныхвод предприятий газовой промышленности является хорошая геологическаяизученность недр. Это обусловлено тем, что к моменту начала работ позахоронению сточных вод месторождение углеводородов открыто и разведано, анередко в значительной степени и разбурено эксплуатационными скважинами. Впроцессе поиска и разведки месторождения на обширной площади выполнен широкийкомплекс исследований методами полевой геофизики; пробурены параметрические,поисковые и разведочные скважины, в которых произведены промыслово-геофизическиеисследования, отобран керн, вещественный состав; коллекторские свойства залежиизучены в лаборатории; выделены покрышки и пласты-коллекторы, которыеопробованы газогидродинамическими, гидрохимическими и термобарическимиметодами. По материалам поиска и разведки построены различные карты(тектонические, структурные, карты мощностей, коллекторских свойств и др.),геологические профили, корреляционные схемы и т.д. Таким образом, опродуктивных частях геологического разреза, а также непосредственно примыкающихк ним сверху и снизу толщах имеется довольно подробная геологическая игидрогеологическая информация.

С разной степеньюдетальности изучена в геолого-гидрогеологическом отношении и самая верхняячасть разреза до глубины нескольких десятков -первых сотен метров от земнойповерхности. Информация о ней имеется по данным государственной геологической игидрогеологической съемок различного масштаба, бурения скважин дляводоснабжения и бальнеологических целей, поиска строительных материалов идругих общераспространенных полезных ископаемых, инженерно-геологическихизысканий и т.д.

Средняя часть геологическогоразреза, не являющаяся объектом поиска и разведки месторождений углеводородов ислишком глубокая для практических нужд иных отраслей хозяйства, вгеолого-гидрогеологическом отношении остается неизученной. Даже наразрабатываемых месторождениях углеводородного сырья, где через нее пройденомножество разведочных и эксплуатационных скважин, она слабо изучена не толькогидрогеологически из-за отсутствия опробований водоносных горизонтов, но игеологически, поскольку керн из этой части разреза, как правило, не отбирается,шлам не изучается, а материалы промысловой геофизики и особенности проводкискважин не анализируются.

На глубокозалегающих месторождениях(Вуктыльское, Астраханское, Карачаганакскоеи др.) к началу разработки большая часть надпродуктивного разреза, исчисляемаянесколькими тысячами метров, осталась практически неизученной. Вместе с тем,как оказалось впоследствии, на большинстве таких месторождений (Астраханском,Карачаганакском, Тенгизском, Западно-Соплесском) для целей подземногозахоронения сточных вод пригодны исключительно надпродуктивные отложения. Дляустановления этого, а также для выбора поглощающих горизонтов под закачкусточных вод, для проектирования и строительства полигонов ПЗС потребовалосьпроведение значительных по объему и разнообразных по характеругеолого-гидрогеологических исследований.

На месторождениях, гдезакачка сточных вод может осуществляться только под разрабатываемую залежь иневозможна в надпродуктивные отложения (Оренбургское, Вуктыльское, Уренгойское,Ямбургское, Заполярное и др.), для доказательства этого и получения необходимыхпараметров для проектирования полигонов также были проведены специализированныегеолого-гидрогеологические работы.

Таким образом, в любомслучае организация подземного захоронения сточных вод требует проведенияспециализированных исследований, включающих разнообразные методы геологии,гидрогеологии, геофизики, гидрохимии, включая гелиевую съемку, и другихгеологических дисциплин.

Для целей подземногозахоронения вод предприятий газовой промышленности нет необходимости впроведении работ по определению структурно-тектонических условий территории ивыделению водоносных бассейнов. Поэтому, как правило, не требуется проведениетаких видов исследований, как геологическая и гидрогеологическая съемка иметоды полевой геофизики (сейсмические, гравиметрические, электрические). Всеэти исследования выполнены при поиске и разведке месторождений углеводородов, имаксимум, что может потребоваться, это некоторая их адаптация (илипереинтерпретация) применительно к задачам ПЗС. Это достигается сбором икамеральной обработкой всей имеющейся геолого-геофизической информации, включаяполученную по скважинам. Основными задачами камеральных работ являютсярасчленение разреза на пласты-коллекторы и экраны, прослеживание их по площади,оценка качества насыщающих их подземных вод. Конечной целью камерального этапаявляется выбор геолого-гидрогеологического интервала разреза для постановкиразведочного бурения.

Скважинный методисследования является главным для целей подземного захоронения сточных вод.Этот метод универсален: он применяется как при разведке, так и при эксплуатацииполигонов ПЗС. Только с помощью скважин можно получить необходимые параметрыпоглощающих горизонтов и разделяющих их экранов. Это, в свою очередь, даетвозможность обоснованного выбора рабочего горизонта для закачки сточных вод,резервных и буферных горизонтов, а также получения исходных данных дляпрогнозных гидродинамических расчетов, лабораторного Монтаж отоплениярованияфизико-химических процессов, проектирования полигонов ПЗС, разработкирегламентов их эксплуатации и контроля за подземным захоронением вод.

В процессе эксплуатации полигоновПЗС скважины являются основными сооружениями полигонов по осуществлению закачкисточных вод в поглощающий горизонт и главным средством контроля за технологиейи безопасностью данного мероприятия для окружающей среды.

Разведку поглощающихгоризонтов можно осуществлять либо путем бурения скважин, либо посредствомпереоборудования существующих скважин, пробуренных в ходе разведки илиэксплуатации газового месторождения. При бурении новых скважин специально дляразведки полигонов ПЗС следует иметь в виду, что они могут быть впоследствиипереведены либо в эксплуатационные для закачки вод, либо в наблюдательные поконтролю за поглощающими или буферными горизонтами. С учетом этогообстоятельства должны предусматриваться соответствующие конструкции скважин, самиже скважины при этом являются фактически разведочно-эксплуатационными.

Строительство глубокихразведочно-эксплуатационных, эксплуатационных и наблюдательных скважин дляцелей ПЗС осуществляется по той же технологии и теми же техническимисредствами, что и строительство нефтяных и газовых скважин. Соответственно навсех стадиях проектирования, строительства, испытания, эксплуатации иликвидации скважин для целей ПЗС обязательным является соблюдение всех норм иправил, принятых для нефтяных и газовых скважин.

Контроль за чистотойподземных вод верхних водоносных горизонтов в районе действующих полигоновподземного захоронения сточных вод осуществляется с помощью специальнопробуренных для этой цели неглубоких (от 10-20 м до 100-200 м)гидрогеологических наблюдательных скважин.

Проектирование, бурение,испытание и ликвидация неглубоких наблюдательных скважин осуществляется потехнологии и с помощью буровой техники, принятой для сооружениягидрогеологических скважин. В отличие от эксплуатационных скважин на воду(водозаборных скважин) эти наблюдательные скважины имеют меньший диаметр,поскольку в них обычно производятся замеры уровня воды, забоя, отбираются пробыводы на химический анализ, иногда выполняются отдельные виды каротажа. Однакоуменьшение диаметра не должно препятствовать проведению в скважинах откачкиводы эрлифтом для обеспечения притока «свежей» воды из пласта.

Мелкие гидрогеологическиенаблюдательные скважины оборудуются обычно двумя способами. Первый — без спускав скважину какого-либо забойного оборудования, второй — со спускомнасосно-компрессорных труб (НКТ) и герметизацией устья.

В первом случае имеетсявозможность производить замеры уровня воды и забоя, отбирать пробы водыглубинными пробоотборниками, желонками и другими приспособлениями. Дляпериодической прокачки скважины в целях очистки забоя (фильтра), смены воды встволе скважины и вызова притока «свежей» воды из пласта в такие скважиныприходится опускать насосно-компрессорные трубы, а потом их извлекать.

Скважины с НКТ изагерметизированным устьем пригодны только для отбора проб воды, которыйпроводится с помощью продувки компрессором от большегрузного автомобиля.Применение такого способа оборудования гидронаблюдательных скважин предполагаетвозможность их прокачки перед отбором и таким образом получения наиболеепредставительных проб пластовой воды. На практике же получается, что во многихскважинах, оборудованных таким способом, из-за зашламления призабойной зоныпрекращается связь трубного и затрубного пространства, что не позволяетвыдувать автомобильным компрессором воду из скважины. Отобрать пробу водыжелонкой или пробоотборником так же, как и замерить уровень воды и забой, втаких скважинах невозможно. Для очистки этих скважин предварительно необходимоизвлечь зашламованное забойное оборудование и, в лучшем случае, очистить забойс помощью спуска новых НКТ и продувки через них скважины более мощнымпередвижным компрессором. В худшем случае предварительно промыть скважины черезбуровой инструмент, возможно, даже с вращением, для чего необходимо привлечениесамоходной буровой установки, и затем провести прокачку компрессором.

Таким образом, измноголетнего опыта работы с гидрогеологическими наблюдательными скважинамиобоих типов конструкции следует, что более информативными являются скважины, необорудованные стационарными НКТ. Единственным условием для нормальногофункционирования таких скважин является оборудование устья надежным съемнымзапорным приспособлением, препятствующим попаданию в скважины постороннихпредметов.

В информативном отношениибурящиеся для целей ПЗС глубокие разведочно-эксплуатационные скважины имеютсущественное преимущество перед существующими скважинами иного назначения(разведочными и эксплуатационными нефтяными и газовыми). Оно заключается ввозможности целенаправленного геологического, гидродинамического,гидрохимического и термобарического изучения разреза. Такие скважины следуетбурить для поиска и разведки поглощающих горизонтов в интервалах разреза,оставшихся практически не изученными при разведке месторождений нефти и газа.Таковыми были к началу работ по захоронению сточных вод надпродуктивныемезозойские отложения на глубокозалегающих Астраханском и Карачаганакскомместорождениях и развитые глубоко под залежью мало изученные бурениемнижнесредне-каменноугольные отложения Оренбургского месторождения.

Геологическая игидрогеологическая информация о «промежуточной» толще между двумянефтегазоносными комплексами, полученная в процессе разведки месторожденийуглеводородов, нередко бывает достаточной для выбора рабочего поглощающегогоризонта, особенно если он представляет собой подошвенную водонасыщеннуютолщу, подстилающую верхнюю газовую залежь. Примером этого являетсяапт-альб-сеноманский поглощающий горизонт нефтегазоконденсатных месторожденийТюменского Севера (Уренгойского, Ямбургского, Вынгапуровского, Комсомольского,Заполярного и др.). На этих месторождениях не потребовалось предварительногобурения разведочно-эксплуатационных скважин специально для целей поиска иразведки поглощающих горизонтов. Полигоны ПЗС были запроектированы и созданы поматериалам опробования разведочных и эксплуатационных газовых ипьезометрических скважин, контролирующих разработку сеноманской газовой залежи.

Вразведочно-эксплуатационных скважинах геологический разрез изучается двумяметодами: с помощью отбора, визуального описания и лабораторного анализа кернаи шлама и посредством комплекса промыслово-геофизических исследований.

Отбирать керн следуетначиная с глубины залегания геологических формаций, представляющихнепосредственный интерес для подземного захоронения вод. Идеальным вариантомявляется сплошной отбор керна по всему разрезу этих формаций, включая какпласты-коллекторы, так и разделяющие их экраны. Однако, руководствуясь инструкциямии методическими указаниями по проводке и документации параметрических,поисковых и разведочных скважин нанефть и газ, можно рекомендовать проходку с отбором керна 30-40 % мощностикомплекса пород, подлежащих изучению. Линейный выход керна должен быть не менее40 % суммы интервалов проходки с отбором керна.

Для выполнения комплексалабораторных исследований оптимальный диаметр керна должен быть равен 80-100мм, что достигается применением керноприемных устройств типов СКУ 203/100,СКУ-2 172/100 «Кембрий», КД ИМ 190/80 «Недра».

По всему стволу скважиныследует отбирать шлам через 5 м проходки.

Первичное Установка кернапроизводится геологом сразу же после его извлечения. Установка шламаосуществляется посменно коллектором и проверяется геологом. Керн и шламописываются и укладываются в ящики. Образцы, предназначенные для лабораторныхисследований коллекторских свойств и физико-механических характеристик,консервируются в соответствии с действующей инструкцией по проводке опорныхскважин.

Лабораторные исследованиякерна преследуют цель всестороннего изучения вещественного состава,коллекторских и физико-механических свойств пород, а в некоторых случаях иопределения их стратиграфической принадлежности.

Основным видом исследованийпород-коллекторов является определение пористости и проницаемости. Последняяфиксируется как в параллельном, так и в перпендикулярном напластованиюнаправлениям. Для слабосцементированных песчаников и алевролитов желательноопределять механический (гранулометрический) состав. Для пород-экрановцелесообразно, по возможности, устанавливать давление прорыва по воде и по газуна установке типа УИПК-1М.

Для всех типов пород следуетопределять объемную и минералогическую плотность и вещественный состав спомощью рентгеноминералогического, рентгеноструктурного, иммерсионного,электронно-микроскопического, силикатного анализов. Для пород-коллектороврекомендуется проводить химический анализ водных, соляно-кислотных,хлораммонийных вытяжек.

При необходимости следуетпроводить микрофаунистический и палинологический анализ для уточнениягеологического возраста отложений.

Часть образцов кернапластов-коллекторов используется для лабораторных экспериментов повзаимодействию сточных вод (или их моделей) с горными породами поглощающихгоризонтов. Оставшийся после лабораторных анализов и экспериментов кернподлежит длительному хранению для возможных уточняющих исследований.

Вразведочно-эксплуатационных скважинах промыслово-геофизические исследованияпроводятся, главным образом, для изучения геологического разреза. В скважинах,заполненных глинистым раствором и не обсаженных трубами, выполняется комплексгеофизических исследований (преимущественно электрометрических, в меньшейстепени радиометрических). К электрометрическим методам относятся: метод кажущегосясопротивления, метод собственной (самопроизвольной) поляризации, боковоекаротажное зондирование, боковой каротаж, микрозондирование, метод боковогомикрокаротажа, индукционный каротаж. Наиболее распространенными методамирадиоактивного каротажа являются: гамма-каротаж, нейтронный гамма-каротаж игамма-гамма-каротаж. Радиоактивные методы применяются как в открытом стволе,так и в обсаженной трубами скважине.

В таких же условияхосуществляется и термометрия, входящая в комплекс геофизических исследований.Она имеет важное значение для изучения температурного поля вскрытогогеологического разреза, что особенно актуально для районов развитиямноголетнемерзлых пород. Термометрия дает материал о температуре поглощающихгоризонтов, что учитывается в лабораторных экспериментах по изучениювзаимодействия (совместимости) захороняемых вод с пластовыми водами и горнымипородами поглощающих горизонтов. Получение температурной Монтаж недр доначала закачки сточных вод имеет большое значение для последующего контроля заинтервалами поглощения захороняемых вод. Основную роль термометрия играет привыяснении технического состояния скважин, интервалов поглощения жидкости принагнетании, интервалов притока пластовой воды в процессе откачки, различныхвнутри-скважинных перетоков жидкостей (пластовых и сточных вод).

В открытом стволе скважинывыполняется также кавернометрия, дающая дополнительный материал длялитологического расчленения разреза (в том числе для выделения песчаныхпластов-коллекторов). Основным назначением кавернометрии является контрольсостояния ствола скважины перед спуском и цементированием обсадных колонн.

Комплексная интерпретацияматериалов промыслово-геофизических исследований скважин в совокупности сизучением керна и шлама, а также результатами наблюдений за проводкой скважинявляются основой для выделения проницаемых пластов-коллекторов и экранирующихтолщ. Это позволяет наметить объекты для вскрытия и опробования проницаемыхинтервалов разреза.

Определенное значение вданном процессе имеют наблюдения за проводкой скважины: поглощением промывочнойжидкости, водопроявлениями, скоростью проходки, обвалами, прихватамиинструмента и т.д. В ряде случаев такие наблюдения позволяют выявитьпоглощающие горизонты уже в ходе бурения скважины.

Опытные гидрогеологическиеработы для целей обоснования подземного захоронения сточных вод выполняются вобсаженной трубами скважине. Поэтому методика их одинакова как для вновьбурящихся разведочно-эксплуатационных и эксплуатационных поглощающих(нагнетательных) скважин, так и для переоборудованных в поглощающие ранеепробуренных скважин иного назначения (разведочных и эксплуатационных газовых инефтяных). Как правило, в разведочно-эксплуатационной скважине испытываетсянесколько водоносных объектов, а в эксплуатационной — один объект. Испытанияводоносных объектов проводятся последовательно снизу вверх с последующейизоляцией каждого испытанного объекта установкой над ним цементного моста.Последний (верхний) испытанный объект может быть использован впоследствии либодля закачки сточных вод, и тогда скважина будет переведена в категориюэксплуатационных нагнетательных (поглощающих), либо он будет оставлен длянаблюдений за режимом водоносного горизонта, и тогда скважина станетнаблюдательной.

Прежде чем приступить киспытанию объекта необходимо произвести его освоение, т.е. очистку от шлама,глинистой корки, фильтрата бурового раствора. Освоение обычно представляетсобой многоэтапный процесс, состоящий из чередования этапов (циклов) освоения(включая интенсификацию водопритока и поглощения) и испытания(компрессирования, откачки, нагнетания). Поэтому следует выделить такоепонятие, как «предварительное освоение объекта (скважины)». Оно заключается впроведении мероприятий по воздействию на вскрытый объект, предшествующихпервому этапу (циклу) собственно испытания — определению дебита и депрессииводопритока, объема и репрессии нагнетания, пластового давления и пластовойтемпературы, пьезометрического (статического) уровня пластовой воды, еехимического состава, газонасыщенности, фильтрационных параметров пласта и т.д.

Первый (нижний) объектопробования (испытания) может не быть обсажен трубами, если геологическийразрез представлен устойчивыми отложениями (известняками, крепкими песчаникамии др.). В случае, если коллектор представлен неустойчивыми породами (песками,слабосцементированными песчаниками), в скважины спускаются фильтры различныхконструкций (проволочные, сетчатые и др.). Фильтры обычно спускаются в виде«хвостовика» («впотай») на сальнике без вывода надфильтровых труб наповерхность земли.

В скважине, полностьюобсаженной трубами, сообщение ствола с испытываемым интервалом водоносногогоризонта достигается перфорацией обсадной колонны. Она производитсяскважинными перфораторами различных типов, выбор которых обусловлен в основномчислом, диаметром и толщиной стенок обсадных колонн против вскрываемогоинтервала. Кумулятивные перфораторы типа ПКС-105 обеспечивают надежное вскрытиепласта, перекрытого двумя зацементированными обсадными колоннами диаметром 244,5и 177,8 мм. Рекомендуемая плотность перфорации до 40 отверстий на 1 м.

Подготовка вскрытого тем илииным способом объекта к испытаниям (предварительное освоение объекта)заключается в замене бурового раствора на техническую воду, промывке скважинытехнической водой через бурильные трубы, спущенные до подошвы вскрытогообъекта, и компрессировании скважины для вызова притока пластовой воды. Дляэтого в скважину спускаются НКТ с пусковыми отверстиями, расположенными наразной глубине. Освоенность объекта определяется отобранными на устье прикомпрессировании химическими анализами проб воды, которые должны показатьпоступление из скважины пластовой воды без существенной примеси техническихжидкостей. После этого ведется прослеживание восстановления уровня пластовойводы до статического, что является начальным циклом испытания скважины.

После восстановления уровняпластовой воды до статического (или близкого к нему на отрезке временимедленного восстановления) проводится отбор проб воды на химический анализ по стволускважины глубинным пробоотборником или желонкой. Пробы воды отбираются сверхувниз во избежание ее перемешивания.Первая проба отбирается со статического уровня и далее до забоя черезопределенный интервал глубины. При глубине скважины 2000-3000 м пробы воды постволу рекомендуется отбирать через 500 м (статический уровень, 500 м, 1000 м,1500 м и т.д.). В скважинах глубиной до 1000-1500 м интервал отбора проб можноуменьшить. Из интервала вскрытого объекта желательно отобрать пробу воды срастворенным газом глубинным пробоотборником. Наилучший вариант — одновременныйспуск двух пробоотборников для получения двух проб в целях страховки отнепредставительности одной из них. После отбора проб воды глубинным манометромзамеряется пластовое давление. Остановки для замера давления желательно делатьна тех же глубинах, что и отбор проб воды, для сопоставления значений давления,полученных прямыми замерами и расчетами по плотности воды отобранных проб.

В результатекомпрессирования скважин (после предварительного освоения объекта) можно получить наиболее достоверные сведения охимическом составе пластовой воды, ее газонасыщенности и составеводорастворенного газа, о статическом (пьезометрическом) уровне воды и значениипластового давления. По данным прослеживания восстановления уровня воды (кривойвосстановления давления — КВД) определяются дебит воды и основные параметрыпласта-коллектора (гидропроводность, проницаемость, пьезопроводность).

Сравнительно кратковременноекомпрессирование является наиболее распространенным методом исследованийобъектов на водоприток для целей ПЗС. Значительно реже применяется методоткачки воды с поддержанием постоянного понижения уровня (постояннойдепрессии). Но даже в случае применения этого метода откачка проводится изодиночных скважин. Не целесообразно проведение кустовой откачки сиспользованием одной или нескольких наблюдательных скважин, оборудованных натот же водоносный горизонт. Неприменение кустовых опытов по откачке воды помимовысоких затрат на разбуривание кустов глубоких скважин объясняется еще и тем,что основным методом гидродинамических исследований для целей ПЗС являетсянагнетание воды в скважину.

После компрессирования,следующих за ним глубинных замеров и отбора проб воды производится испытаниеинтервала пробным нагнетанием технической воды. Для этого обычно применяютсяагрегаты типа ЦА-320, АН-500 и др., способные создавать высокое давление иобеспечивать значительный расход закачиваемой жидкости. Пробная кратковременнаязакачка воды сначала ведется последовательно на 3-4 режимах (скоростях), накаждом из которых в течение нескольких минут закачивается сравнительнонебольшое количество воды, исчисляемое обычно несколькими кубическими метрами.Это необходимо для выбора оптимального режима, на котором осуществляется болеепродолжительная закачка, длящаяся уже часами, в ходе которой могут закачиватьсядесятки и сотни кубических метров воды.

В случае невысокойприемистости, после проведения пробного нагнетания (пробной закачки)технической воды, вновь ведется освоение объекта испытаний в целях повышенияего поглощающей способности. Для этого применяются различные методыинтенсификации. В карбонатных коллекторах, а также в терригенных коллекторах скарбонатным цементом наиболее распространены соляно-кислотные ванны, соляно-кислотныеи спирто-соляно-кислотные обработки. В терригенных коллекторах с примесьюглинистого материала могут применяться глинокислотные обработки (смесь солянойи плавиковой кислот). В коллекторах любого литологического состава можноприменять гидравлический разрыв пласта, разрыв пласта давлением пороховыхгазов, микроторпедирование так называемыми шнуровыми торпедами. В редкихслучаях после исчерпания возможностей других способов интенсификациидопускается применение торпедирования малыми и большими зарядами. Оно возможнов твердых породах и главным образом в открытых (не обсаженных трубами)интервалах ствола скважин.

После применения любого изметодов интенсификации скважина должна быть промыта и, желательно,откомпрессирована, затем вновь проводится пробное нагнетание воды. Все этипроцедуры могут повторяться по несколько раз, пока не будет достигнутанеобходимая приемистость либо станет ясной невозможность ее увеличения.

Результаты пробныхнагнетаний позволяют рассчитать фильтрационные параметры пласта-коллектора, ночто еще более важно — они показывают фактическую приемистость интервала идавления, при которых она достигается. Эти данные позволят определитьнеобходимое число эксплуатационных поглощающих скважин для закачки всехподлежащих захоронению сточных вод, разработать технологический режим закачки.

Переход на вышележащийобъект может быть осуществлен путем «дострела» новых интервалов. Это можноделать при безводности и весьма низкой приемистости испытанного интервала. Ночаще после испытаний нижний объект изолируется установкой над ним цементногомоста, после проверки которого на герметичность снижением уровня жидкости вскважине или опрессовкой водой приступают к вскрытию следующего объекта.

Кустовые опытные нагнетания техническойили сточной воды целесообразно проводить на строящемся (или уже построенном)полигоне ПЗС, на котором две и более скважин оборудованы на один и тот жегоризонт. Тогда одна из них служит нагнетательной, а другие — наблюдательными.Кустовые нагнетания обеспечивают более высокую точность определенияфильтрационных параметров пласта-коллектора, что, в свою очередь, повышаетнадежность гидродинамических прогнозных расчетов подземного хранилища сточныхвод.

В ходе гидрогеологическихиспытаний (опробований) поглощающих горизонтов при их разведке и эксплуатациирекомендуется проведение промыслово-геофизических исследований, целью которыхявляется определение интервалов поглощения и контроль технического состоянияскважины.

Поглощающие интервалыопределяются с помощью термометрии, расходометрии и резистивиметрии. Этиисследования проводятся как в возмущающей скважине (в которой проводитсяоткачка пластовой воды или нагнетание технической либо сточной воды), так и внаблюдательных скважинах.

Детально методика проведенияскважинных работ изложена в работе «Технология глубинных нефтегазопоисковыхгидрогеологических исследований». — М.: Недра, 1992 (В.П.Ильченко,Б.П.Акулинчев, Ю.Г.Гирин и др.).

9.ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ПОЛИГОНАХ ЗАКАЧКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

9.1.Гидрогеологические опробования на объектах закачки сточных вод в водоносныегоризонты

Значительный вклад в решениепроблемы изучения гидродинамики на полигонах захоронения сточных вод внеслиисследования В.М.Гольдберга, Н.П.Скворцова, Л.Г.Лукьянчиковой, В.М.Шестакова,И.С.Пашковского, С.П.Позднякова, Б.П.Акулинчева, О.М.Севастьянова,Ю.М.Кондачкова, В.М.Кирьяшкина и др. Поэтому настоящая глава построена с учетомих опыта и многолетней практики, а также рекомендаций В.М. Шестакова, обнародованныхна Толстихинских чтениях (Санкт-Петербург, 1999).

При закачке сточных вод вводоносные пласты-коллекторы должны решаться три вида задач:

обеспечение подачитребуемого объема закачиваемых сточных вод (приемистость скважин) впласт-коллектор;

оценка изолированностипласта-коллектора при возможном перетекании сточных вод в соседние (особенно,вышележащие) водоносные горизонты;

оценка распространениясточных вод в пласте-коллекторе для обоснования управляемого загрязненияподземных вод.

Применительно к решению этихзадач должны устанавливаться необходимые гидрогеодинамические параметры, дляопределения которых проводятся опытно-фильтрационные и опытно-миграционныеработы.

9.1.1. Опытно-фильтрационныеработы

Опытно-фильтрационные работы (ОФР) проводятся для установлениягеофильтрационных параметров водоносных пластов-коллекторов, обусловливающихприемистость скважин, а также разделяющих (покрывающих) пластов, определяющихстепень изолированности коллекторов от соседних (главным образом,вышерасположенных) водоносных пластов.

При выборе участкаопробования следует исходить из того, что он должен быть:

представительным дляобъекта;

по возможности расположеннымв районе с однородными в плане геофильтрационными свойствами, посколькуплановая неоднородность приводит к осложнению в интерпретации результатовэксперимента;

находящимся в районе снаибольшей проводимостью, обеспечивающей наилучшую приемистость скважин, атакже с наименьшей проницаемостью покрывающих отложений.

Специфика глубокозалегающихводоносных горизонтов заключается в их относительно большой однородности посравнению с вышезалегающими горизонтами, что предпочтительнее для постановкипромысловых экспериментов.

При гидрогеологическомобосновании объектов закачки сточных вод в горизонты подземных вод необходимоопределять параметры водоносных пластов: проводимость Т, упругую емкость m* и расчетный радиус скважины гс,характеризующий величину «скин-эффекта». Эти параметры используются вдальнейшем для прогнозирования приемистости скважин и размеров воронкирепрессии.

Как известно, дляопределения этих параметров наиболее достоверные данные дают кустовые опытныеопробования (откачки или нагнетания), которые рекомендуются как опорные приразведке на полигонах сточных вод. Однако, учитывая высокую стоимостьстроительства гидрогеологических скважин в глубоких водоносных пластах,целесообразно тщательно оценить возможности использования для этой целиодиночных опробований с интерпретацией данных нестационарного режима.

При опробовании одиночныхскважин в глубоких водоносных горизонтах наиболее приемлемыми для обработкиявляются данные восстановления напоров после предварительного опробования(откачки или налива) с постоянным объемом Q. При этом обычноиспользуется схема изолированного напорного пласта, применительно к которойудобно проводить обработку данных восстановления напора S* в центральнойскважине, исходя из следующего уравнения, справедливого за пределами влиянияемкости скважины (С. Р. Крайнев и др.,1988)

S*=                                                     (8)

где t и t0 — значения временивосстановления напора и первоначального опробования.

Обработка данных опробованияпо уравнению (8) проводится способом «прямой линии» с построениемдиагностического графика в координатах S*, lgt*, и таким образом находятсязначения Т, m*, . Как показала практика расчетов, несколько удобнееобрабатывать именно данные восстановления напора S*, измеряемого относительнонапора, достигнутого в конце опробования, а не значения понижений относительностатического уровня, как это рекомендуется по известному способу Хорнера,поскольку в предполагаемом расчете меньше проявляются ошибки заданиястатического напора.

Упругую емкость m* рекомендуется определять по эмпирическойформуле

m* = Am/zn ,                                                                       (9)

где m — мощность водоносного пласта;

zn- глубина залегания пласта;

А — параметр, изменяющийся впределах 5-10-3 — 9-10-3. При обработке данных откачки врежиме самоизлива необходимо учитывать изменение расхода излива во времени,обрабатывая опытные данные по прямолинейной зависимости относительногопонижения S*/Q от lgt*, для чего в процессеопробования должны быть замерены изменения расхода излива во времени.

При определениигеофильтрационных параметров коллектора следует исходить из того, чтопринимаемый одиночной скважиной объем закачки (налива) Q0 диктуется допустимымизбыточным напором (относительно статического) Н0, который можетбыть представлен выражением

,                                                   (10)

где Т — проводимость пласта;

R -расчетный радиус питания;

r0 — радиус рабочей частискважины;

 — потери напора в прискважиннойзоне («скин-эффект»).

Для определения проводимостипласта Т разработан ряд приемов, использующих разные способы обработки данныхопытных опробований скважин (откачки, наливы, закачки). Наиболее достоверныеданные дают кустовые опытные откачки (закачек), однако для опробования глубокихводоносных пластов они вряд ли могут рассматриваться как основные из-за высокойстоимости.

При интерпретации одиночныхоткачек (закачек) наиболее полную информацию дают данные нестационарного режимапри прецизионных замерах уровней и расходов. Следует подчеркнуть особуюзначимость требования уникальной прецизионности проведения таких опытныхопробований, проводимых на опытной скважине, оборудованной расходомерами,водомерами и измерителями уровней с автоматической фиксацией замеряемыххарактеристик.

Расчетный радиус питания Rопределяется геофильтрационной обстановкой (В.М. Шестаков, 1994). В частности,для изолированного однородного пласта

R=1,5 V at, a=T/m*,                                                             (11)

где t — время закачки. С учетомперетекания через разделяющий пласт («покрышку») с коэффициентом перетока c = kp / mp (kp , mp — коэффициент фильтрации имощность покрышки) и постоянным напором в подпитывающем пласте

R=l,5.                                                    (12)

Следует иметь в виду, чтопри откачке и закачке значения упругой емкости могут отличаться за счетнелинейности деформирования пород, причем значения m* при закачке в принципе должны быть больше,чем при откачке.

Особое значение имеет оценкавеличины ДН °, связь которой с расходом закачки устанавливается по даннымспециальных опробований. Характер этой связи обусловливается двумя процессами.С одной стороны, при увеличении давления воды в пласте происходят деформации ввиде разуплотнения вплоть до формирования гидроразрыва пласта, при которомрезко увеличивается приемистость скважин. С другой стороны, при закачке«чужеродной» жидкости, нередко содержащей гелеобразные и механические взвеси,может происходить процесс кольматации прискважинной зоны, приводящий кзначительному сокращению ее проницаемости.

При анализе стабильностипроисходящих изменений прискважинной зоны целесообразно при каждой закачкепроводить кратковременные опыты по восстановлению уровня в скважине. Такиеопыты дадут информацию о том, в какой мере изменения приемистости скважинысвязаны с изменениями проводимости пласта или прискважинной зоны.

Опытные данные показывают,что при закачке могут происходить необратимые изменения прискважинной зоны,существенно влияющей на приемистость нагнетательной скважины. Для оценки этихпроцессов следует проводить повторные опытные закачки, сначала с увеличениемступеней расхода, а затем с возвращением на ступени с меньшим расходом.Совпадение (или несовпадение) данных при таких повторных опытах будетсвидетельствовать об обратимости (или необратимости) деформаций прискважиннойзоны.

При интерпретации одиночныхопытных откачек полезную информацию о значениях упругой емкости водоносныхпластов можно получить, используя характеристику барометрической эффективности,получаемую по данным параллельных изменений микроколебаний уровней. Учитываяпростоту таких наблюдений, их целесообразно проводить совместно сгидрогеодинамическими опробованиями.

Для оценки распределениястатических напоров и проницаемости в пределах опробуемой части пластаосуществляются интервальные фильтрационные опробования скважин либо споинтервальной пакеровкой скважин, либо для всей открытой (фильтровой) частиствола скважины.

Опыты с поинтервальнойпакеровкой проводятся с одиночным или двойным пакером. В любом варианте этогоопыта в пределах пакеруемой зоны определяются статические уровни (напоры) ипроводятся опытные опробования (откачки или закачки).

Для всего стволаинтервальные опробования ведутся путем расходометрии, осуществляемой вестественных условиях и при различных объемах откачки или закачки. Следуетподчеркнуть необходимость обеспечения повышенной достоверности такого опыта,для чего требуются предельная аккуратность и многократные повторения длявыявления и исключения технических погрешностей.

Проницаемость относительноводоупорных покрывающих пластов в значительной мере обусловливает возможнуюинтенсивность перетекания закачиваемой жидкости в залегающий выше водоносныйгоризонт, поэтому ее оценка является одной из существенных гидрогеодинамическихзадач для объектов закачки СВ. Рассмотрим возможные приемы решения этой задачи.

Определение перетекания пораспределению температуры и минерализации в разделяющем пласте представлено вряде работ (И.Т.Гаврилов, В.М. Семенова, 1969; В.М. Шестаков, И.П. Кравченко,Р.Ф. Штенгелов, 1987). В них предлагается определять скорость фильтрации вразделяющем пласте по данным естественного распределения температуры по егоглубине, которое использовалось для оценки степени изолированности «покрышек»на объектах захоронения сточных вод. Дальнейший анализ этого метода показал (А.А. Куваев, 1984), что он имеет существенные ограничения. Во-первых, достаточноуверенная интерпретация таких данных может осуществляться только присравнительно высоких скоростях фильтрации в разделяющем пласте (не ниже, 103м/сут), которые характерны для условий слабой изолированности залегающих подними водоносных горизонтов. Во-вторых, эти данные характеризуют лишь весьма локальнуюзону вокруг термометрической скважины размерами порядка мощности пласта и могутоказаться не представительными для условий перетекания на всей интересующейплощади объекта. Особенно нежелательной является вероятность искажения данныхтермометрии в наблюдательных скважинах за счет неконтролируемого затрубного ивнутритрубного перетекания.

Эти ограничения свойственныи аналогичному методу определения скорости перетекания по данным распределенияминерализации.

Таким образом, названыеметоды не могут рассматриваться как опорные для оценки изолированностииспользуемых для закачки водоносных пластов и их применение целесообразнотолько для предварительных и качественных оценок.

Определение коэффициентафильтрации разделяющего пласта по данным опытных откачек является наиболеенадежным.

Куст опытной откачки(закачки) должен включать две-три наблюдательные скважины, располагаемые наразличных расстояниях (ориентировочно 200-1000 м от центральной).

Такая откачка должна бытьдостаточно длительной, чтобы в характере временного прослеживания пониженияуровней воды достаточно отчетливо проявилось влияние перетекания. Для оценкитребуемого для этого времени t можно пользоватьсясоотношением —

tn=.                                                               (13)

При реальном времени откачкиоколо 10 сут и характерных значениях m* = 10-4 — 10-6можно рассчитывать на определение c=10-4 — 10-6 сут-1, что соответствует порядкузначений коэффициента фильтрации разделяющего пласта 10-3 — 10-5м/сут.

Следует иметь в виду, что наход процесса в таких условиях существенное влияние может оказывать профильная иплановая неоднородность, в связи с чем постановка таких откачек требует вкаждом случае особого обоснования с проведением разведочного Монтаж отоплениярования.

Теоретически можно проводитьоценку коэффициента перетока с использованием только данных опробования водиночной скважине. Однако при этом может возникать существеннаянеоднозначность интерпретации опытных данных, обусловленная труднодиагностируемым влиянием плановой неоднородности и внутренней гетерогенности водоносногопласта.

Давая рекомендации попроведению опытных откачек из глубоких водоносных горизонтов, содержащихвысокоминерализованные воды, следует иметь в виду возможные осложнения сосбросом откачиваемой воды, имеющей обычно некондиционный состав. В тех случаях,когда такие осложнения оказываются трудно преодолимыми, целесообразнопереходить от откачки к наливу, условия проведения которого остаются такими же,как это сформулировано для откачки.

При наливе в глубокиеводоносные горизонты, содержащие воду высокой минерализации, наливаемая водаможет иметь значительно меньшую плотность по сравнению с пластовой. Если такаявода распространяется до наблюдательных скважин, то для определения расчетныхзначений давления необходимо пользоваться глубинными манометрами либокорректировать замеряемые в скважинах уровни воды, вводя поправки на изменениеплотности воды.

Следует отметитьограниченность возможностей изложенных методов опробований для оценкиизолированности водоносных горизонтов, в связи с чем решение этих вопросовтребует в каждом случае экспертного геолого-гидрогеологического анализа. Дляэтого, наряду с общими представлениями об условиях формирования глубокихподземных вод, используются различные гидрогеохимические показатели.

На сравнительно небольшихобъектах закачки СВ по данным опытно-фильтрационных работ дается главнымобразом обоснование приемистости скважины на основе опробования одиночныхразведочных скважин. Такие опробования проводятся при постоянном расходе наливаили откачки с прецензионными замерами нестационарного режима напоров воды вскважине.

Особые опробованияпроводятся для выявления зависимости приемистости скважин от объема налива,причем такие опробования следует по возможности проводить с водным раствором,близким по составу к сточным водам.

Для выделения рабочихинтервалов закачки и оценки их относительной проницаемости следует проводитьдинамическую расходометрию скважин, а при существенно различных напорах вотдельных пластах желательно проводить опробование в каждом из выделенныхпластов с пакерной изоляцией их.

На крупных объектах закачкиСВ, где предполагается устройство группы взаимодействующих скважин,целесообразно проводить кустовые опробования (наливы или откачки), используяэксплуатационные скважины. Задачей таких опробований является уточнениеопределения проводимости коллектора и сопротивления прискважинной зоны с учетомнеоднородности и гетерогенности пласта, включая Монтаж зонтектонических нарушений.

9.1.2. Опытно-миграционныеработы

Опытно-миграционные работы включают полевые гидрогеодинамические опробования,направленные на определение геомиграционых параметров. Для полигоновзахоронения сточных вод эти параметры необходимы для обоснования режима закачкии прогнозирования продвижения их по пласту.

На объектах закачки косновным геомиграционым параметрам, используемым для прогноза распространения»сточных вод в пласте-коллекторе, относятся вместимость, пористость,проницаемость и т.д.

Эти параметры могутопределяться двумя альтернативными способами — по керну (в лабораторныхусловиях) или трассерными опытами. В первом случае определяется емкость матрицыпород (емкость блоков при гетерогенно-блоковом строении), во втором существуетвозможность определения также и трещиноватости, которая в ряде случаев играет значимуюроль в формировании суммарных фильтрационно-емкостных свойств пласта.

Гетерогенность пород(слоистая, блоковая или лизновидная) обусловливает процессы дисперсии, влияниекоторой может быть весьма значимым при опытных работах, но обычно существенно уменьшаетсяпри длительных закачках. Соответственно, параметры дисперсии с позицийпрогнозирования требуют оценки только для правильной интерпретации опытногоопробования.

При определениигеомиграционных параметров на их величину будут оказывать влияние процессымассообмена.

Применительно к условиямопытно-миграционных работ в качестве основной теоретической Монтаж отопления дляопределения геомиграционных параметров целесообразно рассматривать модельпереноса в квазиоднородной среде, предполагающей наличие системы двух емкостей(каналов и блоков), причем массообмен между этими системами можетосуществляться по схемам неограниченной и сосредоточенной емкости.

Естественно, наиболеесущественными для прогноза распространения СВ в пласте являютсяфильтрационно-емкостные свойства. Также существенным для прогнозныхгеомиграционных расчетов является профиль проницаемости в пласте-коллекторе,который определяет дисперсию скоростей фильтрации.

Остальные параметры играютподчиненную роль при решении прогнозных задач, но определение их значенийнеобходимо для интерпретации данных эксперимента.

Основным методом изучениявертикальной фильтрационной неоднородности пласта является динамическаярасходометрия скважин.

Для определениягеомиграционных параметров используются трассерные опробования. Обоснованиетакого опробования требует решения следующих вопросов: выбора участкапроведения опыта, интервала опробования, параметров опыта, включая видтрассера, реализацию его входного сигнала и способов регистрации.

Планирование опытов должнопроводиться на основе проведения модельных экспериментов путем подбораоптимальных параметров (времени, объемов закачки, откачки). Концентрациятрассера, подаваемого в центральную скважину (входной сигнал), можетподдерживаться постоянной в течение всего времени опыта или промежутка времени(режим «пакет»).

Способ поддержанияпостоянной концентрации на входе в скважину является наиболее информативным,однако требует приготовления больших объемов трассерного раствора, которыеможно уменьшить, если использовать схему смешивания, при которойприготавливается трассер с гораздо большей минерализацией, чем необходимо дляопыта, а при подаче приготовленный раствор смешивается с пресной водой,подаваемой из водотоков, водоемов или вышележащих водоносных горизонтов.Проблема приготовления трассера снимается, если в качестве его используютсяводы смежных водоносных горизонтов.

Пакетный запуск являетсяэкономически и практически более разумным при длительных опытах, когдавозникают проблемы поддержания постоянной концентрации во входном сечении.

Трассерные исследованиянашли широкое применение при гидродинамических исследованиях на Совхозном,Степновском и Северо-Ставропольском подземных хранилищах газа (С.А.Варягов,1999).

Закачка сточных вод впоглощающие горизонты базируется (как показано выше) на полевых и лабораторныхисследованиях, выполняемых в значительном объеме. Вместе с тем получениенеобходимой исходной информации зачастую крайне затруднено (особенно в обжитыхрайонах) требованиями экологической защиты. В качестве примера можно привестиоткачку пластовых вод. Действительно, в ряде мест сброс большого количествавысокоминерализованных вод, содержащих токсичные компоненты, невозможен.Альтернативой откачкам служат наливы и закачки. Вместе с тем и они могут привестик кольматации пласта. Известны случаи, например, когда пласт «не принимал»обратно собственные воды после охлаждения и выделения растворенного газа.Единственным выходом из создавшегося положения является изучение процессов,протекающих в недрах при закачке (откачке), методами математическогоМонтаж отоплениярования. Путем многовариантного математического Монтаж отоплениярованияпредставляется возможным определение геофильтрационных параметров смаксимальным приближением к пластовым условиям.

9.2. Гидродинамические прогнозныерасчеты подземных хранилищ сточных вод

Гидродинамические расчетыпри подземном захоронении сточных вод направлены на прогнозирование двухосновных показателей:

распространения (растекания)захороняемых вод в недрах;

увеличения пластовогодавления в поглощающем горизонте вследствие закачки сточных вод.

Первый показатель определяетграницы горного отвода, размеры и конфигурацию подземного хранилища сточныхвод. Второй дает представление о том, насколько может увеличиться пластовоедавление в поглощающем горизонте от закачкив него сточных вод, что позволит сопоставить эти значения с удерживающейспособностью покрышки и герметичностью конструкции скважины.

Кроме того, дляпрогнозирования режима работы нагнетательных скважин могут выполнятьсягидродинамические расчеты в целях определения возможных объемов и давлениязакачки. Однако в большинстве случаев режим закачки определяется по результатамопытных нагнетаний, а не теоретических прогнозных расчетов.

Прогноз растеканиязахороняемых вод в недрах и увеличения пластового давления в поглощающемгоризонте целесообразно проводить по методикам, приведенным в работе«Гидрогеологические исследования для захоронения промышленных сточных вод вглубокие водоносные горизонты» (1978). Они были положены в основу гидродинамическихпрогнозов при проектировании большинства полигонов подземного захоронения СВ,как на объектах газовой промышленности, так и других промышленных отраслей. Этиметодики относительно просты и несколько схематичны, но вполне достаточны,принимая во внимание трудность учета всех нюансов фильтрационной неоднородностипоглощающего горизонта, которая к тому же постоянно изменяется в результатевлияния захороняемых вод и мероприятий по воздействию на пласт в целяхвосстановления и повышения его приемистости. Надежность расчетных методик,приведенных в вышеназванной работе, подтверждена результатами анализаэксплуатации длительно функционирующих полигонов ПЗС. Вместе с тем неисключается использование более детальных методик аналитических расчетов, атакже математического Монтаж отоплениярования (В.М. Шестаков, 1994).

9.2.1. Расчет контура растеканиясточных вод

Для осуществлениягидродинамических прогнозных расчетов необходимо прежде всего определиться сграничными условиями поглощающего горизонта. В практике подземного захоронениявод поглощающий горизонт принимается однородным неограниченным (бесконечным) вплане, поскольку для целей ПЗС выбираются выдержанные по литологии, мощности ипростиранию пласты-коллекторы.

В гидродинамическомотношении поглощающие горизонты всегда залегают в зоне затрудненноговодообмена, для которой характерны низкие скорости движения подземных вод,которыми при расчете можно пренебречь. Исключение составляют поглощающиегоризонты, гидродинамически взаимосвязанные с активно обводняющимися разрабатываемымизалежами углеводородов. В таких поглощающих горизонтах скорость движенияпластовых вод должна учитываться.

Таким образом, для расчетарадиусов растекания захороняемых вод на объектахгазовой промышленности применяются два варианта, в зависимости отгидродинамических условий поглощающего горизонта: в поглощающем горизонтеотсутствует движение пластовых вод; движение пластовых вод в поглощающемгоризонте имеется. Первый вариант характерен для поглощающих горизонтов, несвязанных гидродинамически с разрабатываемыми углеводородными залежами. Этопреимущественно поглощающие горизонты надпродуктивных отложений, в которыезахороняются СВ на глубокозалегающих месторождениях (Астраханском,Карачаганакском, Тенгизском и др.). Второй вариант относится к поглощающимгоризонтам, подстилающим разрабатываемые залежи и гидродинамически с нимивзаимосвязанным. Такие условия имеют место при захоронении вод под газовыезалежи на месторождениях Тюменского Севера, Оренбургском НГКМ, Вуктыльском ГКМи др.

Вариант 1. Движение сточных вод воднородном неограниченном пласте без учета скорости движения пластовых вод(закачка в условиях бассейна) представляет собой равномерное растекание попоглощающему горизонту во все стороны от нагнетательной скважины. Фронтраспространения закачиваемых вод имеет в плане форму окружности. Расчет радиусаэтой окружности, т.е. контура продвижения сточных вод в поглощающем горизонте,производится по формуле

,                                                                 (14)

r=,                                                                     (15)

где г — радиус контура распространения закачиваемыхсточных вод, м;

Т — время движения сточныхвод от нагнетательных скважин, сут;

Q -объем закачки сточных вод, м3/сут;

m -эффективная мощность поглощающего горизонта, м;

n -коэффициент пористости коллекторов поглощающего горизонта, доли единицы.

Для создания «запасапрочности» прогнозных расчетов в знаменатель формулы (15)вводится коэффициент вытеснения Кв пластовой воды, численноезначение которого из практики соответствует около 0,7. Тогда окончательнаярасчетная формула радиуса распространения сточных вод в поглощающем горизонтеимеет вид

R=,                                                                  (16)

В целях повышения надежностигидродинамических прогнозов рекомендуется принимать жесткие условия расчетныхпоказателей посредством понижающих коэффициентов к значениям пористости иэффективной мощности пород. Значения этих коэффициентов могут колебаться от 0,9до 0,7 для средней пористости и от 0,9 до 0,5 для эффективной мощности.

Вариант 2. В поглощающем горизонте,гидродинамически взаимосвязанном с разрабатываемой газовой залежью,образовалась депрессионная воронка. Движение пластовых вод в пределахдепрессионной воронки направлено к ее центру, где отмечается минимальноепластовое давление. В этом же направлении будут двигаться захороняемые сточныеводы. Скорость движения пластовых вод в поглощающем горизонте определяются поформуле Дарси:

V=Kф J,                                                                    (17)

где V — скорость фильтрации подземных вод, м/сут;

Кф — коэффициентфильтрации пород, м/сут;

J -гидравлический уклон потока.

При закачке СВ в поглощающийгоризонт в случае наличия движения подземных вод (т.е. в условиях потока)образуется структура фильтрационного течения, резко отличающаяся от структурыдвижения жидкости, закачиваемой в условиях бассейна (когда V = 0). В условияхпотока плоскорадиальное движение нагнетаемой жидкости, которое имеет место вбассейне, вследствие наложения на него плоскопараллельного движениядеформируется и становится плоскокриволинейным (рис. 6).

По В.А.Боревской, И.Т.Гаврилову, В.М. Гольдбергу и др. (1978), поле фильтрационного течения делитсяна две области: внутреннюю и внешнюю. Во внутренней области, примыкающей кскважине, все линии тока заканчиваются на скважине. Во внешней области линиитока обтекают внутреннюю область и минуют скважину. С удалением от внутреннейобласти (вверх и вниз по оси Y) искривления линий токауменьшаются, и они приближаются к прямым линиям естественногоплоскопараллельного течения подземных вод. Внутренняя область отделена отвнешней нейтральной линией тока MAN. Закачиваемая жидкостьраспространяется только во внутренней области, называемой областью растекания.Таким образом, при наличии естественного движения подземных вод сточные водыраспространяются не равномерно во все стороны, как в условиях бассейна, а впределах области растекания. Следовательно, для того чтобы оценить масштабыраспространения сточных вод в пласте, следует определить размеры областирастекания. Вверх по потоку границей этой области является лежащая на оси Х такназываемая водораздельная точка А, в которой противоположно направленнаяскорость естественного течения и скорость, обусловленная действием скважины,взаимно уравновешиваются, а скорость фильтрации в этой точке равна нулю. Внизпо потоку область питания распространяется неограниченно.

Размеры области растеканиястоков определяются по формулам

XA =;                                                                                   (18)

Y0=;                                                                                       (19)

Y¥ =;                                                                                       (20)

где ХA — расстояние от скважины доводораздельной точки, м;

Y0- ширина области растеканияпо линии скважины (X = 0), м;

Y¥- ширина области растеканияв удалении от скважины вниз по потоку (Х=¥), м;

m -эффективная мощность поглощающего горизонта, м;

V — скоростьфильтрации подземных вод, м/сут.

Расчет расстоянийпродвижения закачиваемых вод производится методом подбора, исходя из формул:

для главной линии тока

T0=                                                                 (21)

Линии тока внеограниченном пласте в условиях бассейна

Линии тока внеограниченном потоке:

Г0- область квазирадиального течения (Rг0<0,2XА)

Перемещение фронта закачиваемой жидкости внеограниченном потоке

Рис. 6. Динамика движения жидкостив условиях бассейна и потока в однородном неограниченном пласте

для других линий тока

T=,                                 (22)

X=,                                                                           (23)

Y=,                                                                           (24)

Т0 — времяперемещения закачиваемых вод от скважины до какой-либо фиксированной точки поглавной линии тока, сут;

Т — то же, по другим линиям тока,сут;

n -коэффициент пористости поглощающего горизонта, доли ед.;

ХA- расстояние от скважины до водораздельной точки, м;

V — скорость фильтрацииподземных вод потока, м/сут,

X, Y — координаты точки, до которойрассчитывается время перемещения закачиваемых вод, м.

Продвижение СВ определяетсяпо главной линии тока и по ширине потока на линии скважин, с помощью чегографически устанавливается весь контур распространения вод. По главной линиитока прогноз перемещения стоков производится вверх и вниз по формуле (21). Продвижение СВ по ширине потока на линии скважинопределяется исходя из формулы (22), которая послесоответствующих преобразований имеет вид

,                                      (25)

где Т — время перемещения сточных вод по ширинепотока на линии скважины, м. Остальные обозначения те же, что и в предыдущихформулах.

9.2.2. Расчет увеличенияпластового давления в поглощающем горизонте вследствие закачки сточных вод

При закачке вод в отдельностоящую скважину или несколько близко расположенных друг от друга скважин,которые могут быть заменены одной укрупненной скважиной, увеличение давления влюбой точке неограниченного в плане поглощающего горизонта рассчитывается поформуле

S=,                                                      (26)

Так как DР=Sg, то

,                                           (27)

где DР — изменение давления, МПа;

S -изменение уровня воды, м;

km -водопроводимость пласта, м2/сут;

а — пьезопроводность пласта,м2/сут ;

t -продолжительность закачки, сут;

r -расстояние от скважины до точки, в которой определяется АР, м;

g — плотность закачиваемых сточных вод, кг/м3.

Круговая системарасположения поглощающих скважин для расчетов может быть представлена «большим колодцем».Прирост пластового давления в центре такой обобщенной системы определяется поформуле Ф.М. Бочевера:

S=,                               (28)

которая при условии  упрощается ипредставляется в следующем виде:

,                                                    (29)

что соответствует

,                                                (30)

где R0 — радиус обобщенной системы,м.

Остальные обозначения те же,что и в формуле (27).

Параметр R0 находим по формуле

R0=,                                                                             (31)

где L — периметр площадирасположения нагнетательных скважин, м.

Прирост пластового давленияза пределами системы на расстоянии от центра
r > l,5R0 рассчитывается по формуле (27).

Таким образом, теоретическиеразработки и опыт отбора вод в больших количествах на водозаборах, а также ещеболее важный опыт закачки сточных вод намногочисленных ПЗС нефтегазового комплекса позволяют надежно иквалифицированно решать задачи по закачке сточных вод при самых разнообразныхсочетаниях геологических (гидрогеологических) и промышленных условий.

10.ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ПОЛИГОНА ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД КАК ИСТОЧНИКАВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Закачка промышленных сточныхвод в глубокие водоносные горизонты, как любое техногенное явление, оказываетвоздействие на окружающую природную среду. Это влияние будет сказываться какпри строительстве сооружений, так и при их эксплуатации. И в том, и в другомслучае это могут быть процессы, возникающие как при нормальной эксплуатации,так и при воздействии различных аварийных ситуаций. Последствия воздействиямогут быть как обратимыми, так и необратимыми.

Для того чтобы оценитьвлияние любого воздействия, нужно знать исходное состояние объекта. Выбор ПЗСкак метода нейтрализации основан на анализенедостатков и негативного воздействия наприродную среду других физико-химических способов обезвреживания.

Применение электродиализногометода для очистки сточных вод, по данным ВНИИХТ, при концентрации солей 20-30г/дм3 в аппаратах типа ЭДК требует большого расхода электроэнергии(5-7 кВт-ч/кг переносимой соли), составляющей 180-250 кВт-ч/м3 вод.Учитывая, что доля электроэнергии составляет в себестоимости около 30 %, дляэтого метода она более 100 руб./м3. Кроме того, получаемый при этомконцентрат необходимо упаривать и затем подвергать захоронению. При упариваниинеизбежны выбросы вредных веществ в атмосферу, а при хранении концентрата неисключено попадание водорастворимых солей в поверхностные и грунтовые воды.

Применение обратного осмосадля очистки сточных вод пока сдерживается малой производительностью серийныхустановок, стойких к агрессивной среде. Например, мембранная установка типа МР100/63 ЗТ для очистки слабоконцентрированных промывных вод имеет производительностьвсего 18 м3/сут. Но и в этом случае получаемый концентрат такжеподлежит упариванию.

Применение термическихметодов, основанных на упаривании сточных вод после их нейтрализации идлительного отстоя в аппаратах погружного горения или сжигания в циклонныхпечах с обязательной доочисткой выходящих газов, требует огромного количествагаза (75-125 м3 газа/м3 СВ). При этом отмечаетсязначительный выброс вредных веществ в атмосферу и образование сухих остатковсолей, захоронение которых потребует строительства бетонированных могильников,что экологически небезопасно, особенно в условиях высокого уровня грунтовыхвод.

Как отмечено выше, по своейэкономичности и экологической безопасности способ подземного захоронения СВ вглубокие водоносные горизонты явно предпочтительнее. Прежде всего следуетотметить достаточно хорошую изученность геологического строения, получаемую приразведке и эксплуатации месторождений. Опыт использования ПЗС показывает, чтопри качественном строительстве и оборудовании скважин, соблюдении режимов итехнологий закачки возможно обеспечение экологической безопасности даже прииспользовании вышележащих водоносных комплексов для водоснабжения (например, вТамбове) и бальнеологии (например, в Пензе).

Подземное захоронениепромышленных сточных вод, как всякое техногенное явление, конечно, оказываетвоздействие на окружающую природную среду. Однако последствия этого воздействия(табл. 5) несомненно меньше, чем при других способахобезвреживания.

Для функционированияпоглощающих скважин необходимо создание определенной репрессии на пласт,зависящей от гидродинамических параметров и приемистости скважины. За времяэксплуатации она будет расти как за счетувеличения зоны влияния, так и из-за кольматации пласта.

Повышение давления можетпроисходить на значительной площади, определяемой радиусом закачки

Rь»1,5×,                                                             (32)

где Rь- радиус влияния, м;

c — пьезопроводность пласта, м2/сут,

t -продолжительность закачки, сут.

Принимая среднее значениепьезопроводности 5×105 м2/сути срок эксплуатации полигона 25 лет (104сут), площадь влияния, накоторой может произойти увеличение пластового давления, достигнет 35 тыс. км2.

Изменение гидродинамическихусловий может вызвать усиление перетекания подземных вод в соседние коллекторычерез слабопроницаемые пропластки и уменьшение поступления из других, а такжеизменение дебитов родников и эксплуатационных скважин.

Значение допустимойрепрессии ограничивается прочностью эксплуатационных колонн, цементного камня иустьевого оборудования. Во время закачки необходим ежедневный контроль за буферным, затрубным и межколоннымдавлением с регистрацией в журнале. Рост буферного или затрубного давления припостоянном или уменьшающемся расходе свидетельствует о кольматации пласта.Резкое уменьшение давления может быть при прорыве эксплуатационной колонны вышеинтервала перфорации. В этих случаях необходимы контрольные замеры забойногодавления, положения забоя и работы по определению целостности колонн(термометрия, АКЦ и др.). Появление избыточного давления в заколонном имежколонном пространстве возможно при разрушении цементного камня и заколонныхперетоках. В этом случае закачка должна немедленно прекращаться и проводитьсягеофизические работы по контролю состояния цементажа и, возможно, ремонтныеработы.

Закачка СВ, имеющихтемпературу ниже пластовой, вызывает некоторое охлаждение недр. Учитывая, чтоохлаждению подвергается в основном коллектор, это явление следует использоватьдля контроля за местонахождением поглощающего интервала. Нижняя его границаопределяется резким увеличением градиента на термограмме работающей скважины, аверхняя — отрицательной аномалией на термограмме после остановки закачки.Температура недр, хотя и медленно, но восстанавливается, и это после прекращенияработы полигона может вызвать необратимые явления в пласте.

Таблица 5

Характеристика воздействия процессов глубинногозахоронения сточных вод на геологическую среду

Основныепроцессы, сопровождающие закачку

Последствияпроцессов

Параметры,определяющие протекание процессов

МатематическиеМонтаж отопления и методы их исследования

Масштабыпроявления

1. Изменениегидродинамического поля в пласте-коллекторе

Формирование вокругпоглощающей скважины купола репрессии

Коэффициенты проницаемости,гидропроводности и пьезопроводности, режимы и объемы закачки, граничныеусловия пласта

Уравнение фильтрации, егоаналитические и конечноразностные решения. Формулы

Изменение напоровпластовых вод в пластах-коллекторах в период закачки. После прекращениязакачки обстановка восстановится

2. Заполнениепластов-коллекторов сточными водами

Вытеснение пластовых водсточными водами из порового пространства, частичное смешение с ними

Поле напоров, удельнаяемкость (эффективная толщина и пористость)

Уравнения фильтрации имассопереноса, их аналитические и конечно-разностные решения. Формулы.

Распространение сточныхвод в пласте-коллекторе с учетом частичного смешивания (до 30 %) и фильтрационнойнеоднородности произойдет на площади в соответствии с расчетами

3. Изменениягеостатического поля

Изменения горного давленияи распределения напряжений в геологической среде

Гидродинамическое поле,горное давление, физико-механические свойства пород

Системы уравненийнапряженного состояния

Практически не сказываетсяна распределении напряжений

4. Изменениягеотермического поля

Формирование вокругпоглощающих скважин областей охлаждения пласта-коллектора

Режим закачки, температурасточных вод, теплоемкость и теплопроводность пород

Уравнениятеплопроводности, построения геотерм

Формирование областейохлаждения пласта против интервалов поглощения на площади 200-300 м2.Восстанавливается после прекращения закачки, используется как контрольныйметод

Физико-химические процессы,происходящие при этом, могут вызвать широкий круг изменений как в подземныхводах, так и в водовмещающих породах и покрышках. Например, если минерализация сточныхвод ниже минерализации пластовых вод, то возможно уменьшение проницаемости засчет набухания глинистых песчаников. Наоборот, проницаемость коллекторов можетулучшиться при закачке минерализованных или кислых вод.

Все физико-химическиепроцессы, происходящие в пласте (растворение, выщелачивание, выпадение осадка,сорбция, ионный обмен, биохимические явления) должны изучаться как влабораторных условиях на стадии проектирования, так и в условиях работающихполигонов.

Флюиды многих месторожденийи подземных хранилищ газа содержат анаэробные бактерии. Попадая в благоприятнуюобстановку, они вызывают вторичные образования в пластах, коррозиюоборудования, кольматацию коллектора и трубопроводов. В комплекс подготовкисточных вод к закачке должна включаться не только их очистка, но иобеззараживание.

Если в состав СВ входят ионыкальция и сульфатов, то из-за быстрого охлаждения пласта при закачкеобразование гипса исключено. Однако на границе прогрева зона захоронениясточных вод может оказаться запечатанной гипсовой оторочкой. При этом эффектзапечатывания, вероятно, будет увеличен из-за гидроксидов, которые также будутвыпадать в этих условиях.

Исходя из изложенногоследует, что в процессе закачки не желательны длительные остановки, которыемогут привести к восстановлению температуры в пласте. Хотя после окончаниязахоронения СВ это явление станет благоприятным фактором, сдерживающим скоростьсноса «загрязненного пятна» вплоть до полного его запечатывания. Поэтому впроцессе промышленной закачки и после ее завершения необходимо вести наблюденияза восстановлением геотермального поля на участке и изменениямигидродинамической связи «пятна» с законтурной областью во времени.

Кроме закономерноговоздействия подземного захоронения СВ, необходимо дать анализ гипотетическихосложнений, вплоть до аварийных ситуаций, которые могут возникнуть с разнойстепенью вероятности.

Гипотетические аварийныеситуации по характеру вызвавших их причин можно подразделить на следующие типы:

связанные с ошибками в оценкеисходных параметров, использованных в расчетах и моделях;

обусловленные изменениемгеологических условий эксплуатации вследствие естественных преобразованийгеологической среды;

являющиеся следствиемразвития в водоносных горизонтах и перекрывающих их покрышках процессов,обусловленных захоронением;

инициированные повреждениемили ухудшением технического состояния скважин и поверхностного оборудования;

вызванные ошибками персоналапри эксплуатации;

возникшие в связи с активнымвоздействием антропогенного фактора;

связанные со стихийнымибедствиями и другими сверхредкими явлениями.

Как указывалось выше,регион, где предполагается организация подземного захоронения сточных вод, какправило, достаточно полно изучен в геологическом отношении. Однако не исключеныотклонения в определении гидродинамических параметров пласта, поэтому расчетыпродвижения сточных вод должны выполняться с запасом, а отклонения учитыватьсяна стадии их опытно-промышленной закачки.

Собственно аварийнаяситуация и не возникнет, так как сточные воды во всех случаях останутся впределах выделенного пласта — разной будет только площадь их распространения.

Естественные изменениягеологической среды, которые подразделяются на экзогенные и эндогенные,малозначимы и не вызовут аварийных ситуаций на полигоне захоронения. Обычно вшироких масштабах развиты такие экзогенные геологические процессы, как оползнии оврагообразование. Но они затрагивают верхнюю часть геологической среды(первые десятки метров) и для коллекторских горизонтов, залегающих на глубине1000-1500 м малозначимы. Эндогенные процессы являются основной причинойформирования тектонических структур. Усиление тектонической активности небывает внезапным, ей предшествует длительный период усиления сейсмичности,измеряемый десятками и сотнями тысяч лет. Как показывает опыт, дажеземлетрясения практически не оказывают влияния на горизонты, залегающие на этихглубинах, в худшем случае может разрушиться устьевое оборудование скважин.Некоторые оппоненты высказывают опасения, что не исключена эрозияпластов-коллекторов при подъеме их на поверхность, забывая что эти процессыдлительные и находятся за пределами времени разумного прогнозирования исопоставимы с временем существования человечества.

В ряде районов можетвызывать опасения формирование очагов «вызванных» землетрясений, так как однимиз основных факторов их формирования служат изменения давления воды,заключенной в порово-трещинном пространстве пород. Теоретически «вызванное»землетрясение может произойти, если давление жидкости будет приближаться кгеостатическому. Неблагоприятными факторами являются высокая естественнаясейсмичность района, присутствие в составе вод поверхностно-активных веществ иионов электролитов. Несмотря на сложность этого явления, опасность «вызванных» землетрясенийявно преувеличена. Например, длительная эксплуатация Северо-Ставропольского ПХГна базе выработанного месторождения, несмотря на циклический характер работы,не вызвала усиления сейсмичности.

Учитывая, что закачкаведется только в случае удовлетворительной совместимости сточных вод спластовыми водами и породой водоносных горизонтов, негативных последствий,связанных с разрушением покрышек (растворение кислотами, выщелачивание и т.п.),как правило, не ожидается. Расчеты диффузии через покрышки толщиной более 50 мпрактического интереса не представляют.

Аварийные ситуации могутвозникнуть при внезапном разрушении оголовка поглощающих скважин или подающихтрубопроводов в результате различных природных катаклизмов или диверсий и т.п.В результате разлива сточных вод возможно загрязнение грунта. Время разливаоценивается несколькими часами до его выявления операторами, и загрязнениеповерхности будет ограничено первым поясом санитарно-защитной зоны.Незначительные масштабы загрязнений обусловлены низким давлением закачки,вплоть до свободного налива.

Аварийные ситуации иосложнения, связанные с попаданием сточных вод в неглубокозалегающие горизонтымогут возникнуть при ухудшении технического состояния скважин, в частности, врезультате нарушения герметичности обсадных колонн и образования «свищей» присовпадении мест негерметичности с интервалами отсутствия цемента или низкогокачества цементирования. Эти нарушения могут стать причиной попадания СВ ипластовых вод в вышележащие комплексы. Загрязнения будут иметь ограниченныемасштабы в связи с относительно высоким гидравлическим сопротивлением местутечек и низкими коллекторскими свойствами пласта, кроме того, они будутнаходиться в пределах горного отвода недр и будут быстро выявлены внаблюдательных скважинах.

Для предупреждения исвоевременного обнаружения подобных явлений предусматриваются специальныемероприятия, рассмотренные ниже.

Контролю за подземнымзахоронением СВ придается особое значение, так как этот способ нейтрализацииприменяется в исключительных случаях, когда неприменимы традиционные методыочистки и обезвреживания при соблюдении целого ряда специальных требований иусловий.

Глубокие водоносныегоризонты, в которые осуществляется сброс сточных вод, перекрывающие ихфлюидоупоры, вышележащие водоносные горизонты, воды которых могутиспользоваться в хозяйстве или просто иметь связь с поверхностью, представляютсобой часть природной системы, практически недоступной для непосредственногообследования и наблюдения. Исходные данные о геологической среде игидрогеологической обстановке могут быть известны только с некоторой долейнеопределенности, их Монтаж отоплениярование производится также с целым рядом допущений иупрощений.

Кроме объективныхтрудностей, существует ряд субъективных, заставляющих предъявлять к контролюповышенные требования. Подземное захоронение является весьма редким и необычнымспособом обращения со сточными водами, практически незнакомым административными контролирующим органам и даже специалистам, не имеющим опыта гидрогеологическихисследований глубоких водоносных комплексов.

Промышленные сточные воды,находящиеся в недрах, нельзя непосредственно осмотреть, удостовериться, что онинаходятся именно в пласте-коллекторе и в пределах заранее установленных границ,что время движения «загрязненного пятна» измеряется сотнями и тысячами лет. Этовызывает недоверие к данной технологии и сомнения в ее безопасности инадежности.

Только проведениекомплексного контроля глубинного захоронения СВ, информирование общественности и населения о его результатах,сравнение состояния окружающей природной среды при использовании традиционныхметодов (сжигание, упаривание и т.п.) и при подземном захоронении позволяетликвидировать возникающее недоверие (Б. П. Акулинчев, 1995).

Первым и весьма важнымэтапом контроля еще до начала подземного захоронения должно быть изучениесостояния окружающей среды, включая геологическую. При регистрации фонанеобходимо собрать данные о состоянии поверхности водоемов и водотоков,грунтовых и подземных вод, включая как горизонты, в которые будет вестись сброссточных вод, так и буферные, и контролируемые. На основе этих данныхпроизводится оценка состояния окружающей природной среды, возможного влияния нанее подземного захоронения, разрабатывается система мониторинга, уточняютсяспособы и технология контроля.

Первым этапом контролясостояния недр является контроль за закачкой СВ. При этом регистрируютпараметры нагнетания и состав вод, их соответствие регламенту. Основнымипараметрами контроля являются давление и объем закачки, которые не должныпревышать установленных пределов, а также химический состав СВ и их физическиеМонтаж .

Давление и объем должныфиксироваться непрерывно, как на подающих насосах, так и на устье поглощающихскважин, чтобы исключить порывы и нарушения в подающих трубопроводах.

Периодический контрольдолжен вестись за такими показателями сточных вод, от которых прежде всегозависит устойчивость эксплуатации. В первую очередь необходим контроль засодержанием мелкодисперсных взвешенных твердых веществ и нефтепродуктов,вызывающих в основном кольматацию пласта.

Результаты закачки СВ должныфиксироваться показывающими и самопишущими приборами, заноситься в журналзакачки или компьютер. Кроме того, должна быть предусмотрена сигнализация оприближении или достижении критических значений контролируемых параметров.

Контроль состояниягеологической среды подразделяется на следующие основные виды:

гидродинамический контроль -оценка состояния полей напоров в поглощающих пластах и контролируемыхгоризонтах;

гидрогеохимический -определение изменений состава пластовых вод, компонентов сточных вод ифизико-химических показателей коллекторов;

геофизический контроль -оценка изменений физических полей в недрах, включая температурное поле, электросопротивленийжидкостей, сейсмических эффектов.

Гидродинамический контроль, основывающийся на наблюдениях за измененияминапоров пластовых жидкостей в скважинах, позволяет Монтаж отопленияровать структуруфильтрационного потока на полигоне захоронения. Прогноз изменения уровней наразных расстояниях от поглощающих (нагнетательных) скважин базируется на ихзамерах в наблюдательных скважинах. С этой целью последние оборудуютсяэлектроуровнемерами. По результатам гидропрослушивания в наблюдательныхскважинах строят графики приращения уровней или давления от логарифма времени.При близких гидродинамических параметрах пласта графики будут параллельны.

Максимальные размеры зоны, вкоторой произойдут изменения пластового давления за счет репрессии на пласт,оценивают исходя из зависимости (15).

Если в зоне влияния закачкине происходит смены гидродинамических параметров, литологического илистратиграфического замещения, нет проводящих или непроводящих тектоническихнарушений, то графики приращений прямолинейны и пласт считают гидродинамическинеограниченным. Резкое, в два-три раза повышение уклона свидетельствует овлиянии непроницаемой границы. Снижение уклона указывает на перетекание вдругие водоносные пласты или горизонты.

Таким образом, методыгидродинамического контроля позволяют не только уточнить фильтрационныепараметры пласта-коллектора, но и подтвердить изолированность водоносныхгоризонтов, расположенных над пластом-коллектором или обнаружить ихвзаимосвязь. Очень важно, что тенденцию распространения сточных вод илимежпластовые перетоки можно выявить этими методами задолго до их появления внаблюдательных скважинах. Благодаря значительно более высокой скоростиизменений гидродинамического поля по сравнению с продвижением вод могут бытьсвоевременно намечены мероприятия по изменению режимов закачки, ремонту скважинили их ликвидации.

Гидрогеохимический контроль — метод наблюдений за составом жидкостей, выносимыхфлюидальным потоком из эксплуатационных скважин. Он осуществляется посредствомвыполнения химических анализов проб воды через определенные промежутки времени.В аналитической практике принято определять следующие компоненты состава: СI, HCO3, CO32, SO42, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Br, J, а также рН и общуюминерализацию.

Метод обеспечивает контрольза процессом поступления пластовой воды в скважину (процесс обводнения) наранней стадии обводнения месторождения в процессе разработки. Кроме того, онпозволяет выявить возможное продвижение промышленных сточных вод в пласте, еслизакачка СВ проводится в нижнюю водоносную часть эксплуатируемого горизонта.

 Очень высокие требования предъявляются к качеству разобщенияводоносных горизонтов. Оценку качества цементирования проводят геофизическими методами в соответствии свременной инструкцией, разработанной специалистами институтов«Гидроспецгеология» и «ВНИПИпромтехнология». Качество цементирования затрубногопространства обсадных колонн против водоносных и водоупорных комплексов(горизонтов) определяется двумя категориями — удовлетворительное и плохое. Кпервой относятся интервалы жесткого контакта и (или) чередования участковжесткого контакта и отсутствия его. Ко второй категории относят интервалыскользящего контакта или его отсутствия при зазорах между колонной и цементомболее 35 мк, а также интервалы отсутствия или пониженной плотности цементногокамня за колонной.

Интервал чередования должениметь не менее трех участков жесткого контакта, каждый толщиной не менее 5 м,их доля должна составлять не менее 30% общей толщины интервала. Интервал скользящего или плохого (отсутствия)контакта между двумя жесткими не должен превышать 20 м.

По данным геофизическихисследований (АКЦ) по каждому водоносному комплексу (горизонту) определяюткоэффициенты качества цементирования, представляющие собой отношение суммытолщины интервалов удовлетворительного качества цементного камня к общейтолщине оцениваемого интервала. Предельные минимальные значения коэффициентовкачества составляют для водоупоров толщиной:

более 50 м — не менее 0,5;

30-50 м — не менее 0,6;

менее 30 м — не менее 0,7.

Если полученные значениякоэффициентов качества не удовлетворяют указанным выше требованиям, проводятспециальные исследования по оценке состояния цемента за колонной под давлением,близким к давлению нагнетания.

Рис. 7. Геотермический методконтроля за закачкой СВ (скв.1 — Люминофор):

1 — распределение температуры до закачки; 2, 3, 4 — распределениетемпературы после прекращения закачки через 19 сут (зима), 95 сут (лето), 125сут (зима); 5 — распределение температуры во время закачки (Q — 2000м3/сут)

Рис. 8. Принципиальная схемаобустройства нагнетательной системы:

1 — емкость для подготовки СВ; 2 — нагнетательныенасосы; 3, 7, 8, 9, 10 — контрольные манометры; 4 — расходомеры; 5 -нагнетательный трубопровод; 6 — поглощающая скважина; 11 — контролируемыеводоносные горизонты; 12 — водоупоры; 13 — поток СВ в НКТ; 14 — пакер; 15 -поглощающий пласт; 16 — цементное кольцо;

Рн, Р6,Рз, Рмк, Рэк — давление в насосе, буфере,затрубном, межколонном и заколонном пространстве

Таблица 6

Типичные состояния закачки сточных вод

№ п/п

Сопоставлениетекущих и начальных параметров закачки на насосах и трубопроводе

Сопоставлениетекущего и начального давления на устье поглощающей скважины

Сопоставлениетекущих и начальных кривых термометрии и дебитометрии

Категориясостояния закачки

давлениена насосе

объемзакачки

трубное(буферное)

затрубное

межколонное

заколонное

термометрия

дебирометрия

1.

Рнi=Ро

Унi=Уо

Рб=Ро

Рз=Р3=0

Рмк=Рмк=0

Рзк=Рзк=0

Тi=Т0

Дi=До

Нормальное состояниезакачки

2.

Рнi»Ро

Унi»Уо

Рб<Ро

Рз>Р3=0

Рмк=Рмк=0

Рзк=Рзк=0

Тi=Т0

Дi=До

Нарушение герметичности пакераили НКТ, состояние нормальное, но негерметичность лучше устранить

3.

Рнi>>Ро

Унi<<Уо

Рб>>Ро

Pз=Pз=0

Рмк=Рмк=0

Рзк=Рзк=0

Тi=Т0

Дi=До

Предаварийное состояние закачки,нагнетательная система герметична, приемистость снизилась — началаськольматация пласта

4.

Рнi>>

Ро® Рнi»Ро

Унi<<<Уо

Унi»Уо

Рб>>>РоРб»Ро

Pз=Pз=0

Рмк=Рмк=0

Рзк=Рзк=0

Тi=Т0

Дi=До

Предаварийное состояние, нагнетательнаясистема герметична кратковременная кольматация пласта и возможность егогидроразрыва

5.

Рнi>Ро

Унi>Уо

Рб>Ро

Pз=Pз=0

Рмк=Рмк=0

Рзк=Рзк=0

Тi¹Т0

Дi¹До

Аварийное состояние, нарушениемежколонного пространства, требуется капремонт

6.

Рнi>Ро

Унi>Уо

Рб>Ро

Рз=Рз=0

Рмк=Рмк=0

Рзк>Рзк>0

Тi¹Т0

Дi¹До

Аварийное состояние,нарушение цементажа за колонной, требуется капремонт

7.

Рнi>Ро

Унi>Уо

Рб>Ро

Рз=Рз=0

Рмк>Рмк>0

Рзк>Рзк>0

Тi¹Т0

Дi¹До

Аварийное состояние,нарушение заколонного и межколонного пространства, возможно и обсаднойколонны, требуется капремонт

8.

Рнi>Ро

Унi>Уо

Рб>Ро

Рз>Рз>0

Рмк>Рмк>0

Рзк>Рзк>0

Тi¹Т0

Дi¹До

Аварийное состояние,нарушена герметичность скважины, требуется кап. ремонт

9.

Рнi>>>Ро

Унi<<Уо

Рб>>>Ро

Pз=Pз=0

Рмк=Рмк=0

Рзк=Рзк=0

Тi¹Т0

Дi¹До

Аварийное состояние,скважина герметична, признаки полной кольматации, требуются работы повосстановлению приемистости

10.

Рнi>>>Ро

Унi<<Уо

Рб>>>Ро

Рз=Рз=0

Рмк=Рмк=0

Рзк=Рзк=0

Тi¹Т0

Дi=До

Аварийное состояние, нарушенагерметичность нагнетательного трубопровода, требуется переход на запаснойтрубопровод

По результатам этихисследований решается вопрос о ремонте или ликвидации скважины. Заключение окачестве разобщения водоносных горизонтов затрубным цементированием выдается организацией,проводящей геофизические исследования скважин (ГИС). Такие заключения сположительной оценкой качества тампонажа на скважины участка должны бытьприведены в проекте полигона.

Другим важным видом ГИСявляется термометрия благодаря высокой разрешающей способности. Она базируетсяна фиксировании процессов кондуктивно-конвективного теплопереноса. До началаработ по опытной или промышленной закачке в условиях стационарного режима вовсех скважинах должны быть зарегистрированы термограммы. По распределениюгеотермической ступени или градиента могут быть уточнены и выделеныпласты-коллекторы и покрышки. В процессе закачки уже через 20-90 минтемпература в стволе скважины приближается к температуре сточных вод. Нижняяграница изменений соответствует подошве интервала поглощения. При остановкезакачки в стволе скважины начинается восстановление термобарического поля. Впределах разделяющего коллекторы слоя перенос теплоты осуществляется за счеттеплопроводности пород, а в смежных с ним водоносных горизонтах — путемконвективного теплопереноса. В интервалах поглощения естественная температуране восстанавливается в течение длительного времени (рис.7),превышающего время воздействия в десятки раз, за счет чего в пределах разделяющегослоя фиксируется значительный перепад температур. При вертикальных перетокахтемпература в смежных водоносных горизонтах должна быть близкой по величине.Следует иметь в виду, что скорость восстановления температуры в коллекторах иводоупорах различна, поэтому длительное время фиксируется на термограммах.

Термометрический метод также, как и гидродинамический, позволяет устанавливать перетоки сточных водзадолго до их появления в наблюдательных скважинах, а выделение интерваловпоглощения намного надежнее, чем при использовании методов глубиннойдебитометрии. В связи с этим термометрический способ принят как основной.

В целях упрощения процессаконтроля за захоронением СВ и повышения его оперативности в Укрниигазеразработан способ контроля захоронения промышленных стоков, признанный в СССРизобретением. Для его осуществления устье нагнетательной скважины оборудуют какпоказано на рис.8. На этом рисунке представлены различныесостояния эксплуатационных скважин. На основе регистрации параметров авторамиизобретения выделено 10 наиболее характерных ситуаций (табл.6). Использование этой технологии позволяет вести контроль более оперативнои надежно.

Таким образом, современныеметоды контроля позволяют обеспечить надежность и безопасность подземногозахоронения сточных вод в благоприятных гидрогеологических условиях, а привозникновении аварийных ситуаций своевременно принимать меры по их локализациии устранению.

11.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВОВ ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫХ СБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОДЗЕМНЫЕВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ

В течение периоданеобходимой (гарантируемой) консервации сточных вод в недрах должно бытьобеспечено отсутствие или сохранение в допустимых пределах всех видоввозможного вредного воздействия сброса (захоронения) на окружающую природнуюсреду и используемые или потенциально пригодные для хозяйственногоиспользования элементы и участки недр:

СВ не должныраспространяться в пласте-коллекторе и перекрывающих буферных горизонтах запределы, определенные горным отводом;

вытесняемые попласту-коллектору при захоронении СВ высокоминерализованные пластовые воды недолжны поступать в содержащие пресные воды водоносные горизонты верхнейгидродинамической зоны или поверхностные водотоки и водоемы в количестве,которое приводит к превышению ПДК каких-либо компонентов в этих водныхобъектах;

в процессе подземногозахоронения не должно создаваться предпосылок для гидравлического разрываперекрывающей пласт-коллектор водоупорной кровли и неконтролируемой вертикальноймиграции СВ.

Нормативами предельнодопустимых сбросов вредных веществ в подземные водные объекты, по В. А.Грабовникову (1999), являются:

необходимая(гарантированная) длительность консервации СВ в подземном хранилище;

объем сбрасываемых вод;

давление на устьенагнетательных скважин;

продолжительностьэксплуатации полигона подземного захоронения сточных вод;

концентрация вредных веществи/или других специфических компонентов в отходах.

Необходимая длительностьконсервации сточных вод в подземном хранилище (пласте-коллекторе) являетсяосновным исходным нормативом предельно допустимых сбросов вредных веществ вподземные водные объекты. Согласно рекомендациям Министерства природныхресурсов РФ, она определяется головной научно-исследовательской организациейсоответствующей отрасли исходя из класса опасности, начальной концентрациивредных веществ в сточных водах и известных или обоснованно прогнозируемыхпараметров деградации вредных компонентов сточных вод в геохимических итермодинамических условиях пласта-коллектора.

Объем сбрасываемых СВ,давление на устье нагнетательных скважин и продолжительность эксплуатацииполигона подземного захоронения являются взаимосвязанными показателями,определяющими распространение СВ в пласте-коллекторе, вытеснение ими пластовыхвод, эволюцию напорной поверхности пласта-коллектора и буферных водоносныхгоризонтов, в том числе взаимодействие пласта-коллектора с вышележащимигоризонтами через естественные каналы фильтрации и возникновение предпосылокдля гидравлического разрыва водоупорной кровли. Значения этих показателейопределяются по результатам прогнозных расчетов соответствующих процессов,осуществляемых известными методами — аналитическими расчетами, аналоговым иличисленным Монтаж отоплениярованием, экстраполяцией опытных данных (В.А. Грабовников,1993; В.А.Мироненко, В.Г.Румынин,1986).

Взаимоувязанность этихпоказателей определяет возможность и/или необходимость изменения значений однихиз них в зависимости от требуемого или допустимого значения других. Так, объемсбрасываемых вод может быть увеличен за счет уменьшения длительностиэксплуатации полигона подземного захоронения, и наоборот. Допустимое повышениедавления на устье нагнетательных скважин, обеспечивающее отсутствие предпосылокдля гидравлического разрыва кровли, лимитирует объем и схему захоронения(количество и/или расположение нагнетательных скважин).

В свою очередь, величинадопустимого повышения давления увеличивается с увеличением глубины залеганияпласта-коллектора.

Все прогнозные расчеты поопределению предельно допустимых нормативов объема, давления ипродолжительности эксплуатации полигонов захоронения осуществляются исходя изназначенной величины необходимой длительности консервации жидких отходов внедрах.

Важно подчеркнуть, что в соответствии с методическимиуказаниями Министерства природных ресурсов РФ предельно допустимая концентрациявредных веществ и/или других специфических компонентов в СВ назначаетсяголовной научно-исследовательской организацией отрасли с учетомфизико-химических свойств сточных вод и термодинамических и геохимическихусловий пласта-коллектора, исходя из необходимости предупреждения опасных инеконтролируемых последствий их взаимодействия (газотепловыделение и др.).

12.ТЕХНОЛОГИЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

12.1.Последовательность работ по захоронению сточных вод

Работы, связанные сподземным захоронением сточных вод, выполняются в следующей последовательности:

предпроектные исследования ипроработки;

проектирование ПЗС;

пробная (опытная) закачкасточных вод;

строительство,опытно-промышленная и промышленная эксплуатация установок ПЗС;

контроль и анализэксплуатации систем ПЗС.

Согласование ПЗС и получениеразрешения на его осуществление от контролирующих органов проводятся на всехвышеперечисленных этапах работ, если подземное захоронение ведется впоглощающие горизонты, развитые за пределами фактической или прогнозной(расчетной) депрессионной воронки, обусловленной разработкой месторожденияуглеводородов.

Если же попутные пластовые,производственные, хозяйственно-бытовые и другие воды закачиваются в зонудепрессионной воронки разрабатываемой углеводородной залежи, то ПЗС являетсяодновременно составной частью технологического процесса разработкиместорождения, направленной на выравнивание нарушенного природногогидродинамического равновесия. В данном случае отдельного согласования иразрешения на ПЗС от контролирующих органов не требуется.

Горный отвод на участокнедр, в который осуществляется захоронение сточных вод, включая рабочий ирезервные поглощающие горизонты, а также «буферный» горизонт, оформляется в томслучае, если данный участок недр не входит в горный отвод разрабатываемогоместорождения углеводородов или подземного хранилища газа.

Самостоятельная лицензия напользование недрами для ПЗС должна оформляться в случае закачки сточных вод запределами депрессионной воронки разрабатываемого месторождения. Если же онизакачиваются, как отмечалось, в зону фактической либо прогнозной депрессионнойворонки, то это следует рассматривать как составную часть эксплуатацииместорождения, направленную на одновременное удаление сточных вод ивыравнивание нарушенного природного гидродинамического равновесия, и должнооформляться комплексной лицензией на несколько видов недропользования (добычуполезного ископаемого, захоронение вод и др.).

12.2.Предпроектные проработки и исследования

Исследования для целейподземного захоронения сточных вод должны вестись еще на стадии разведкигазового, газоконденсатного или нефтяного месторождения. На это указываетИнструкция о содержании, оформлении и порядке представления в ГКЗ СССРматериалов по подсчету запасов нефти и горючих газов, в которой отмечено, что вслучае необходимости закачки попутно извлекаемых подземных вод в другиеводоносные горизонты приводятся данные исследований, обосновывающие возможностьзакачки.

Учитывая тенденцию открытиязалежей углеводородов на все более значительной глубине, возрастает мощностьверхней части разреза, которая в силу своей бесперспективности геологически игидрогеологически слабо изучена. На ряде крупнейших месторождений перед вводомих в опытно-промышленную эксплуатацию (ОПЭ) эта мощность исчисляетсянесколькими тысячами метров. Изученный интервал разреза ниже разведанныхзалежей обычно также невелик из-за большой глубины залегания. Если он при этомпо коллекторским свойствам оказывается не пригодным для ПЗС, то недостатокинформации о надпродуктивном и межпродуктивном разрезах крайне затрудняетпринятие решения даже о выборе объектов для разведки поглощающих горизонтов, неговоря уже о проектировании ПЗС на стадии ОПЭ месторождения.

В связи с этимгазодобывающее предприятие должно поддерживать деловой контакт с геологическимиструктурами не только в плане будущей добычи сырья, но и для решения вопросовПЗС. В этом направлении газодобывающие предприятия должны ставить передразведочными организациями задачи по получению следующей информации понадпродуктивному разрезу и толще пород, развитой между нефтегазоноснымиэтажами:

установление проницаемыхпластов и экранов, протяженности, форм залегания, литологического ивещественного состава, физико-коллекторских и экранирующих характеристик,тектонической целостности или нарушенности;

данные о пластовых водах,насыщающих пласты-коллекторы (химический и газовый состав, пьезометрический уровень,дебиты при определенных депрессиях, коэффициенты фильтрации, водопроводимости,пьезопроводности);

определение поглощающейспособности (приемистости) наиболее значительных пластов-коллекторов.

Получение такой информациивозможно с помощью проведения следующих мероприятий:

расширенного комплексапромыслово-геофизических исследований в отдельных разведочных скважинах;

отбора и лабораторногоанализа пластовой воды и керна из этих скважин;

использование аварийныхскважин для гидродинамических испытаний в обсаженной колоннами пригодной частиствола.

Водонасыщенные интервалыразреза, находящиеся глубже разведываемых залежей, необходимо в отдельныхскважинах после испытаний на водоприток исследовать на приемистость.

Помимо проведениявышеперечисленных исследований должна быть подвергнута обработке и анализу всягеолого-техническая и промыслово-геофизическая информация по разведочнымскважинам с позиции ее использования для целей подземного захоронения сточныхвод. Необходимо привлечь к анализу материалы полевой геофизики, материалыдистанционных аэрокосмических исследований, гелиевой съемки, опыт подземногозахоронения сточных вод на аналогичных газовых и нефтяных месторождениях, атакже на предприятиях других отраслей промышленности, закачка СВ на которых осуществляетсяв сходных геолого-гидрогеологических условиях, данные по эксплуатации системподдержания пластового давления, региональные геологические игидрогеологические материалы.

К проведению исследованийдля целей ПЗС целесообразно привлекать специализированныенаучно-исследовательские подразделения. При подсчете запасов газа (нефти) поперспективным поглощающим и «буферным» горизонтам, по экранирующим толщамдолжны быть учтены следующие геолого-гидрогеологические материалы, необходимыедля проектирования закачки СВ:

крупномасштабные структурныекарты кровли поглощающих горизонтов и экранов;

литолого-фациальные картыпластов-коллекторов и перекрывающих их экранов;

карты общих толщинпоглощающих горизонтов и эффективных толщин коллекторов; общих толщин экранов(покрышек) и эффективных толщин расслаивающих их проницаемых пластов;

схемыгеолого-гидрогеологических разрезов (сводные, профильные, по отдельнымскважинам) с нанесенными на них промыслово-геофизическими характеристикамипород разреза, данными о коэффициентах пористости, проницаемости, фильтрации,водопроводимости, пьезопроводности;

характеристикалитологического, химического и минералогического состава пород, слагающихпоглощающие горизонты и экраны;

карты гидроизопьез,водопроводимости, проницаемости, пьезопроводности и эффективной емкости породпоглощающих горизонтов;

химический и газовый составподземных вод поглощающих горизонтов и верхних водоносных горизонтов с преснойводой.

Имея эти материалы, или хотябы часть из них, в отчете по подсчету запасов нефти и газа, можно приниматьпринципиальные решения по организации подземного захоронения сточных вод напериод ОПЭ и разработки месторождения.

Для дальнейшего изучениявопросов, связанных с охраной окружающей среды, данные о пластовых водах должныбыть отражены в технической документации и характеризовать как первоначальныйфон, так и изменения его в процессе закачки сточных вод.

12.3.Принципы проектирования систем подземного захоронения сточных вод

Для целей подземногозахоронения СВ разрабатываются два типа проектной документации:

геолого-гидрогеологическоеобоснование и технологическая схема ПЗС;

проект обустройства системы(полигона) ПЗС.

Они соответствуют проектамразработки (ОПЭ) и обустройства газовых месторождений, в которые должны входитьв виде дополнительного раздела либо отдельного тома (книги).

Целесообразна такжеподготовка проектной документации ПЗС совместно с проектамигазоперерабатывающих заводов, станций подземного хранения газа, подземныххранилищ жидких и сжиженных продуктов добычи и переработки в соляных толщах,заводов по ремонту технологического оборудования, баз по снабжениюнефтепродуктами, ингибиторами, химреагентами, баз производственногообслуживания буровых предприятий, предприятий по повышению нефтеотдачи пластови капитальному ремонту скважин и др.

Для действующих предприятийнеобходима разработка самостоятельной проектной документации по подземномузахоронению сточных вод.

Если проектная документацияпо ПЗС составляется одновременно с проектом опытно-промышленной эксплуатацииместорождения, то документы могут называться «Геолого-гидрогеологическоеобоснование и технологическая схема опытно-промышленной закачки сточных вод» и«Проект обустройства системы (полигона) ПЗС на период опытно-промышленнойэксплуатации».

Геолого-гидрогеологическоеобоснование и технологическая схема ПЗС должны содержать:

общие сведения оместорождении, предприятии или группе предприятий, сточные воды которыхпланируется захоронять, с указанием типов и объемов подлежащих захоронению вод;

материалы офизико-географических условиях района;

Установка геологическогостроения района (включая литолого-стратиграфическую характеристику разреза,материалы по тектонике, нефтегазоносности и физико-коллекторским свойствампород);

сведения о геокриологическихусловиях — для районов залегания многолетнемерзлых пород;

анализ гидрогеологическихусловий в связи с подземным захоронением сточных вод;

характеристику водоснабженияи водоотведения для действующего предприятия;

результаты подземногозахоронения вод на территории близлежащих предприятий, если оно тампрактикуется, а также пробной закачки вод на проектируемом предприятии, еслиона осуществлялась;

обоснование выбора рабочегои резервных поглощающих горизонтов, «буферного» горизонта, надежности покрышки;

характеристику подлежащихзахоронению СВ (источники, объем, химический состав и физические свойства);

оценку совместимостизахороняемых СВ с пластовой водой и горной породой поглощающего горизонта,требования к качеству и рекомендации по подготовке вод к закачке (выполняетсяпо результатам лабораторных экспериментов, для которых используют реальнуюпластовую воду поглощающего горизонта, образцы керна скважин, реальные СВ илиих Монтаж отопления, при этом полученные результаты обязательно должны проверяться в промысловыхусловиях пробной (опытной) или опытно-промышленной закачкой);

прогноз продвижениязахороняемых вод и динамики изменения пластового давления в поглощающемгоризонте, который должен даваться по результатам гидродинамическогоМонтаж отоплениярования;

технологическую схему ПЗС(система сбора сточных вод; подготовка их к закачке; число, местоположение иконструкции нагнетательных и наблюдательных скважин);

рекомендации по эксплуатациисистемы (полигона) ПЗС (режим подачии подготовки вод, закачки их,возможные осложнения, способы восстановления приемистости нагнетательныхскважин, перевод скважин на резервные поглощающие горизонты);

план контроля экологическойбезопасности ПЗС (объемы контроля — рабочий поглощающий горизонт, резервные ибуферный горизонты, верхние водоносные горизонты с пресной питьевой водой,средства контроля — сами нагнетательные (поглощающие) скважины, глубокиенаблюдательные и пьезометрические, мелкие наблюдательные и водозаборныескважины;

обоснование организациипоясов санитарной охраны вокруг сооружений ПЗС.

В технологической схеме ПЗСдолжны быть увязаны требования экологической безопасности и надежности,быстроты сооружения, технологической простоты и удобства эксплуатации,экономической рациональности.

Наилучшим вариантом являетсяминимальное расстояние нагнетательных (поглощающих) скважин от источников СВ.При этом сводятся к минимуму возможности разрыва трубопроводов и аварийнойутечки сточных вод.

Вместе с тем по соображениямэкономического порядка и быстроты ввода в эксплуатацию системы ПЗС необходимомаксимально использовать в качестве нагнетательных (поглощающих) инаблюдательных переоборудованные разведочные скважины, а также аварийные либовышедшие из строя эксплуатационные нефтегазодобывающие скважины,пьезометрические скважины, контролирующие водонапорную систему: Эта схема можетиметь временный характер, до сооружения специальных нагнетательных скважин, и вдальнейшем оставаться в резерве с одновременным использованием скважин вкачестве наблюдательных.

При наличии в разрезенескольких поглощающих горизонтов начинать закачку вод следует в самый нижнийиз них, даже если по коллекторским свойствам он уступает вышележащимгоризонтам. Это обусловлено тем, что на начальном этапе захоронения водколичество их сравнительно небольшое, а степень подготовки перед закачкой, какправило, некачественная. Поэтому весьма вероятен скорый выход из строя данногогоризонта из-за кольматации в призабойной зоне скважины. За это время степеньподготовки сточных вод будет усовершенствована, объемы их возрастут и скважинымогут быть переведены на вышележащий более приемистый горизонт, который будетэксплуатироваться длительное время.

Для захоронения СВ одногообъекта (УКПГ, завода и т.д.) необходимо иметь хотя бы одну, а лучше двенагнетательные скважины (рабочую и резервную), одну наблюдательную скважину напоглощающий горизонт, одну наблюдательную скважину на буферный горизонт (она нетребуется, если закачка вод ведется под углеводородную залежь в контуре ее либоза контуром, но в пределах развития депрессионной воронки), одну-две мелкиенаблюдательные скважины на верхний водоносный горизонт.

Возможно и большее числонагнетательных и наблюдательных скважин. В зависимости от гидрогеологическихособенностей участка могут быть задействованы несколько наблюдательных скважиндля контроля за несколькими водоносными горизонтами, как по разрезу, так и поплощади. Число наблюдательных скважин может быть сокращено (либо при одинаковомих числе повышена информативность) путем организации наблюдений в однойскважине за двумя водоноснымигоризонтами с применением системы пакеров.

При сравнительно небольшомрасстоянии между объектами и незначительных объемах СВ каждого из них (УКПГодного месторождения, несколько мелких месторождений, расположенных недалекодруг от друга, заводы, базы производственного обслуживания и т.д.) можноорганизовывать ПЗС всех этих объектов на одном из них. Возможен вариантрасположения нагнетательных скважин также между несколькими объектами. В этихслучаях составляется укрупненная технологическая схема и соответственноукрупненный проект обустройства системы ПЗС.

Система контрольных скважиндля наблюдений за поглощающим и буферным горизонтами должна функционировать вкомплексе с системой пьезометрических скважин, предназначенных для контроляреакции водонапорной системы на отбор углеводородов из залежей.

12.4.Гидрогеоэкологическая экспертиза предпроектных и проектных решений

Завершающей стадией работ погеолого-гидрогеологическому обоснованию и технологической схемеопытно-промышленной закачки СВ системы (полигона) ПЗС должна бытьГидрогеоэкологическая экспертиза предпроектных и проектных решений:ведомственная в системе ОАО «Газпром» и государственная в Госэкоэкспертизе.

При подготовке указанныхвыше документов к экологической экспертизе должны быть учтены требованияРуководства по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации(1994) и Указаний к экологическому обоснованию хозяйственной и инойдеятельности в предпроектной и проектной документации (1994), которыепредназначены для органов государственной, ведомственной и вневедомственнойэкспертизы проектов, заказчиков (инвесторов) хозяйственной деятельности иразработчиков предпроектной и проектной документации, а также органов,принимающих решение о реализации намеченной хозяйственной деятельности.

Собственно экологическоеобоснование хозяйственной деятельности в проектных материалах должно содержать:

информацию о природной среде- природных условиях и хозяйственном использовании территорий, природоохранныхобъектах, количественном использовании территорий, количественных показателяхсостояния компонентов экосистемы (воздуха, поверхностных и подземных вод,почвы, растительного и животного мира);

оценку экологическогосостояния территории в районе размещения объекта;

данные о характерепланируемой деятельности и видах воздействия;

ограничения по пользованиюприродной средой;

прогноз изменений состоянияокружающей природной среды при реализации проектных решений;

сведения о социальной средеи здоровье населения;

оценку последствий воздействияобъекта на окружающую природную среду и население;

характеристикуприродоохранных мероприятий;

оценку техники и технологий;

оценку методов по снижениювоздействия на природную среду;

оценку эффективности идостаточности природоохранных мероприятий и других мер по предупреждению иснижению негативного воздействия объекта.

Положительное заключениеотраслевой экологической экспертизы является основанием для представленияматериалов на государственную экспертизу. Положительное заключение последнейявляется обязательным документом для выдачи разрешения на комплексноеприродопользование.

В случае отрицательногозаключения экологической экспертизы материалы ТЭО должны быть доработаны ипредставлены на повторную экологическую экспертизу.

12.5.Требования к скважинам системы подземного захоронения сточных вод

В системе подземногозахоронения сточных вод скважины по назначению подразделяются на нагнетательные(поглощающие) и наблюдательные.

Нагнетательные скважиныслужат для закачки (подземного захоронения) сточных вод в поглощающиегоризонты.

Наблюдательные скважиныпредназначены для контроля за гидродинамическим и гидрохимическим режимомподземных вод на участке подземного захоронения вод. С этой целью внаблюдательных скважинах систематически осуществляется комплексгидродинамических, гидрохимических и промыслово-геофизических исследований.

Требования к нагнетательнымскважинам подробно изложены в Правилах разработки нефтяных и газонефтяныхместорождений и Правилах безопасности в нефтяной и газовой промышленности.Основными из них являются следующие.

Конструкция нагнетательныхскважин (диаметр обсадных колонн,высота подъема цемента и др.) должнаобеспечивать:

возможность закачкипредусмотренных объемов сточных вод и проведение геолого-технических мероприятийпри заданных значениях рабочего давления;

проведение всех видовремонтов и исследований с использованием соответствующего оборудования,аппаратуры, приборов и инструмента;

надежное разобщениепоглощающих и буферных горизонтов, вышележащих продуктивных пластов и залежей,верхних водоносных горизонтов.

Для обеспечениязапроектированных показателей приемистости и охвата закачкой вскрытогопоглощающего горизонта конструкция забоя нагнетательной скважины должна бытьтакой, чтобы фильтрующая поверхность пласта была максимально открытой и чтобыодновременно с этим забой скважины и забойное оборудование подвергалисьминимальному засорению выносимыми из пласта частицами пород.

Конструкция арматуры устьянагнетательной скважины должна выдерживать максимальное ожидаемое давлениезакачки.

Нагнетательные скважиныдолжны оборудоваться колонной насосно-компрессорных труб и при необходимостипакерным устройством, обеспечивающим защиту и изоляцию эксплуатационной колонныот воздействия на нее закачиваемых вод.

Для исключения замерзаниясточных вод в арматуре скважины и системе нагнетания необходимо предусматриватьобогрев, а при длительных остановках — полное удаление вод из арматуры исистемы их подачи.

Для наблюдательных скважин,контролирующих поглощающие и буферные горизонты, целесообразно предусматриватьтакую же конструкцию, как и для нагнетательных скважин, чтобы при необходимостииспользовать их для закачки вод.

Наблюдательные скважины наверхние водоносные горизонты должны быть упрощенной конструкции: обсадныеколонны меньшего диаметра, отсутствие НКТ, пакерующих устройств, запорнойарматуры на устье. Контролируемый водоносный горизонт должен быть надежноизолирован от вышележащих водоносных горизонтов и от проникновения загрязненийс поверхности земли непосредственно через устье и ствол скважины.

Консервация и ликвидациянагнетательных и наблюдательных скважин осуществляются в соответствии стребованиями Инструкции о порядке ликвидации, консервации скважин иоборудовании их устьев и стволов.

12.6.Пробная закачка сточных вод

Пробная закачка СВ являетсяэлементом разведки и исследований характеристик поглощающего горизонта содновременным обезвреживанием небольших объемов вод. Для ее проведения не нужнысогласованное и утвержденное геолого-гидрогеологическое обоснование,технологическая схема и проект обустройства. Достаточно плана проведения работ.Обязательным условием является согласование с Госгортехнадзором техническойпригодности скважины для целей закачки сточных вод. Полученные результатыпробной закачки используются в дальнейшем при составлении проектнойдокументации по ПЗС.

В качестве нагнетательныхскважин при пробной закачке сточных вод используются, как правило,переоборудованные для этой цели разведочныеи не пригодные для добычи газа и нефти эксплуатационные скважины.

Для проведения пробнойзакачки не требуется строительства трубопровода, сложной системы сбора иподготовки СВ и наблюдений, проводимых в контрольных и пьезометрическихскважинах. Закачка вод в испытуемую нагнетательную скважину может производитьсяпериодически или разово с помощью цементировочных агрегатов типа ЦА-320, АН-700и др.

Используемые для пробнойзакачки сточные воды должны пройти минимальную подготовку (хотя бы отстаивание)во избежание быстрой кольматации призабойной зоны и вывода из строя испытуемогоинтервала скважины. Необходимо проведение химического анализа СВ, закачиваемыхпри каждом пробном нагнетании.

В процессе проведенияпробной закачки должны фиксироваться объем закачки, давление нагнетания, времязакачки, общий объем закачанной жидкости, динамика давления на устье скважин.

Целесообразно проведениепромыслово-геофизических исследований в скважине для определения интерваловпоглощения закачиваемых вод.

При наличии в радиусевлияния испытуемой скважины других скважин на исследуемый горизонт в нихцелесообразно проводить наблюдения за уровнем пластовой воды, устьевымизбыточным давлением, за интервалами прохождения СВ (геофизическими методами),проводить отбор и химический анализ устьевых и глубинных проб жидкостипоинтервально в стволе скважин.

Результатыкаждой пробной закачки, выполненных исследований и наблюдений, химическиханализов оформляются в виде актов или заключений.

Рис. 9.График изменения забойного давления и дебитов пробных наливов
на скв. 1 Люминофор: 1 — давление; 2 — дебит

Рис. 10. Индикаторные кривыепробных наливов в скв. 1 Люминофор:

1, 2 — при снижении иувеличении дебита

При этом нельзяограничиваться замерами уровня и устьевого давления в скважинах, так как засчет изменений минерализации и температуры флюидов в пласте может наблюдатьсяих снижение при росте пластового давления и напора. Например, после пробнойзакачки сточных вод в скв. 1 Люминофор (Ставропольская) статический уровень снизилсяна 15,5 м (с 546 до 561,5 м) при росте забойного давления на 0,19 МПа, чтообъясняется как большей плотностью СВ (1,029) по сравнению с пластовой водой,так и снижением забойной температуры с 92 до 52 °С (рис.9).Поэтому гидродинамические поля должны оцениваться только по данным приведенныхзначений напора или давления (Б.П. Акулинчев, 1997).

Погрешность применяемыхглубинных манометров должна быть хотя бы в два-три раза ниже ожидаемыхизменений давления. Замеры желательно проводить одним и тем же манометром, наодной и той же лебедке. При незначительных перепадах пластового давления записьего значений во всех наблюдательных скважинах предпочтительнее вести на одну иту же диаграмму без перезарядки. Этого же правила необходимо придерживаться приисследованиях методом пробных наливов (выпусков), когда изменения репрессии(депрессии) сопоставимы с погрешностью замеров. Снижению погрешностей замеровспособствует также выбор глубины регистрации. Она должна находиться в зоне постояннойтемпературы, на глубине нижней границы интервала поглощения.

При обработке результатовгидродинамических исследований методом установившихся наливов при закачке вод (рис.10) индикаторная кривая, как правило, не проходит черезначало координат. Уравнение поглощения полнее всего описывается зависимостямитипа

DР = A×Q2 + B×Q + С                                                          (33)

или

DР= B×Q+ С,                                                                (34)

где DР — репрессия на пласт, МПа;

Q -дебит закачки, м3/сут;

А, В, С — коэффициентыуправления.

12.7.Строительство, опытно-промышленная и промышленная эксплуатация системподземного захоронения сточных вод

Строительство полигонов ПЗСведется по утвержденным проектам обустройства, эксплуатация осуществляется всоответствии с утвержденным регламентом.

Строительство и ввод вопытно-промышленную и промышленную эксплуатацию систем ПЗС производятсяпоэтапно, очередями. Достаточно иметь хотя бы одну пригодную для закачки СВскважину, временную схему сбора и простейшей подготовки вод (отстаивание),чтобы начать опытно-промышленную эксплуатацию. Предварительно должна бытьосвоена и исследована скважина на водоприток (откачка воды с помощьюкомпрессора). В ней должно быть проведено прослеживание восстановления уровняводы до статического; отобраны пробы воды с обязательным отбором пробы воды иводорастворенного газа из интервала фильтра (или открытого ствола); выполнен влаборатории химический анализ проб воды и водорастворенного газа, определенагазонасыщенность (газосодержание) воды; замерено глубинным манометром пластовоедавление и пластовая температура; произведено определение приемистостипосредством пробного (опытного) нагнетания технической воды и затем сточныхвод.

Закачку слабо подготовленныхсточных вод, количество которых незначительно, целесообразно проводить в самыйнижний поглощающий горизонт. На нем будут отработаны и усовершенствованытехнологии подготовки сточных вод перед закачкой и восстановления приемистостискважин. Если за это время призабойная часть скважины окажетсязакольматированной, закачка будет переведена на вышележащий поглощающийгоризонт.

Главная цель подземногозахоронения сточных вод — удаление с земной поверхности максимально возможногоколичества загрязнителей. Некоторые из них практически не влияют на поглощающуюспособность пластов-коллекторов и даже улучшают ее (соляная кислота,диэтиленгликоль, метанол). Другие же вещества ухудшают фильтрационно-емкостныесвойства пород, кольматируют поры, образуют «пробки» в скважинах (твердыевзвешенные частицы, битумы, вязкие ингибиторы, нефтепродукты).

Подготовка сточных вод перед закачкой преследуетединственную цель — обеспечение стабильного приема поглощающим горизонтомнеобходимых объемов вод в течение длительного времени при оптимальных значенияхдавления нагнетания. Поэтому степень подготовки (очистки) вод перед закачкойдиктуется поглощающей способностью пласта-коллектора.

Опыт работы полигоновзакачки сточных вод на Тюменском Севере показывает, что повышенные концентрациив них вредных веществ (нефтепродуктов до 150 мг/дм3, диэтиленгликолядо 1 г/дм3, метанола до 40 г/дм3) не снижают приемистостинагнетательных скважин.

Известно, что в процессеэксплуатации нагнетательных скважин происходит постепенное засорение(кольматация) призабойной зоны, что естественно приводит к снижению приемистостии росту устьевого давления нагнетания. При достижении ими предельных значений,установленных регламентом, в скважинах необходимо произвести работы повосстановлению приемистости. В карбонатных коллекторах приемистостьвосстанавливается довольно просто с помощью солянокислотных испирто-солянокислотных обработок, промывки скважины технической водой. Втерригенных породах для восстановления приемистости применяют промывкускважины, обработку различными кислотами (соляной, фтористо-водородной,уксусной), гидравлический разрыв пласта, разрыв пласта давлением пороховыхгазов, повторную перфорацию, торпедирование и некоторые другие методы.

На стадииопытно-промышленной эксплуатации системы ПЗС проверяется правильность прогнозово совместимости захороняемых СВ с пластовой водой и горной породой поглощающегогоризонта. Независимо от результатов лабораторных экспериментов окончательныйответ может дать только промысловая практика.

Захороняемые сточные водыкак правило характеризуются агрессивностью, поэтому емкости для их сбора итрубопроводы целесообразно выполнять из антикоррозийных марок стали либо сантикоррозийным покрытием. В скважинах целесообразно применять эксплуатационныеобсадные колонны, насосно-компрессорные трубы, запорную арматуру вантикоррозийном исполнении. Эксплуатационную колонну следует защищать пакером вантикоррозийном исполнении, установленным над интервалом фильтра или открытогозабоя, через который воды закачиваются в пласт. Пространство междуэксплуатационной колонной и НКТ должно быть заполнено нейтральной жидкостью(пресной водой, дизельным топливом, бессернистой нефтью). В нагнетательныескважины и трубопроводы по перекачке сточных вод необходимо подавать ингибиторыкоррозии.

В ходе опытно-промышленной ипромышленной эксплуатации полигонов ПЗС должен осуществляться контроль данногомероприятия, предусмотренный проектами и регламентом. По результатам контроляпериодически выполняется анализ эксплуатации полигонов ПЗС, который служитосновой для принятия решений о продолжении захоронения сточных вод подействующей схеме либо о внесении корректив в технологию ПЗС.

13.ОХРАНА НЕДР И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПОДЗЕМНОМ ЗАХОРОНЕНИИ СТОЧНЫХ ВОД

Подземное захоронениесточных вод, являясь природоохранным мероприятием, само может нанести ущербокружающей среде и недрам при несоблюдении норм проектирования, строительства иэксплуатации полигонов ПЗС.

Особого внимания в этойсвязи требуют нагнетательные и наблюдательные скважины, сооружения по сбору итранспортировке СВ. При их проектировании, строительстве и эксплуатациинеобходимо неукоснительно соблюдать требования к охране недр и окружающейсреды, изложенные в Правилах разработки газовых и газоконденсатныхместорождений, Правилах разработки нефтяных и газонефтяных месторождений,Правилах создания и эксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах.

Охрана недр и окружающейсреды при подземном захоронении сточных вод предусматривает проведениекомплекса мероприятий, направленных на предотвращение разливов и утечек СВ всистеме их сбора, подготовки и транспортировки, приводящих к поверхностномузагрязнению почвогрунтов, открытых водоемов и подземных вод верхних водоносныхгоризонтов (загрязнение «сверху»), а также вертикальных перетоков сточных водвнутри скважины и за обсадными колоннами, что может инициировать попаданиесточных вод или вытесненных ими пластовых вод в верхние водоносные горизонты(загрязнение «снизу»). Исключение любых путей загрязнения окружающей средызахороняемыми сточными водами достигается посредством выбора под закачкинадежно изолированных поглощающих горизонтов, применения совершенныхтехнологических решений для всей цепочки сбора, подготовки, транспортировки изакачки вод (включая скважины), использования коррозионно-стойких материалов,специальных покрытий, ингибиторной защиты и т.д., качественной реализациипроектов строительства, соблюдения технологических норм и регламентовэксплуатации, создания оптимальной системы контроля, оперативного устранениянегативных проявлений на ранней стадии их возникновения. Необходимой мерой охраныокружающей среды является организация зон санитарной охраны вокруг сооруженийпо подземному захоронению сточных вод.

13.1. Контроль и анализ эксплуатации систем подземногозахоронения сточных вод

Работы, связанные сконтролем подземного захоронения сточных вод, должны осуществляться еще доначала закачки, во время строительства нагнетательных и наблюдательных скважинлибо переоборудования для этой цели разведочных скважин. После освоения,исследований и испытаний (в том числе, откачкой пластовой воды и опытнымнагнетанием технической воды) возможен, довольно длительный перерыв до началазакачки вод. В этот период не реже одного раза в год в скважинах производятсязамеры уровня подземной воды и забоя, отбор и химический анализ проб воды постволу, замер пластового давления глубинным манометром и пластовой температурыв интервале фильтра или открытого забоя. Целью этих наблюдений являетсяполучение фоновых гидрогеологических характеристик до начала закачки сточныхвод.

С началом закачки СВ задачейконтроля становится проверка соответствия фактических технологическихпараметров эксплуатации и технического состояния наземных сооружений, скважин,гидродинамического и гидрохимического режимов подземного хранилища сточных водпринятым проектным показателям. .

Ежесуточно ведется учетзакачиваемых объемов сточных вод: объем закачки в каждую скважину и в целом пополигону. Фиксируется время закачки, давление на насосах и на устьенагнетательных скважин (на головке НКТ, между НКТ и эксплуатационной колонной,в межтрубье других обсадных колонн).

Систематически (частотаоговаривается регламентом) определяются физические свойства и химический составСВ, подлежащих закачке (после установок по подготовке), для определениясоответствия их качества принятому в проекте и регламенте. Периодическивыполняются те же определения в пробах сточных вод перед установкой подготовки,что необходимо для оценки технологической эффективности ее работы.

Регулярно проводится осмотрвсех коммуникаций по сбору и транспортировке сточных вод для выявлениявозможных утечек в целях скорейшего их устранения.

В эксплуатационныхнагнетательных скважинах один раз в год выполняется комплекспромыслово-геофизических исследований для определения интервалов поглощения СВи технического состояния скважин (возможной негерметичности НКТ). Регулярно попоказаниям манометров на устье проверяется герметичность НКТ, пакера, обсадныхтруб.

В случае выявлениянегерметичности НКТ ее необходимо немедленно устранить. При подъеме НКТ проводитсяих ревизия на предмет обнаружения коррозионных проявлений. В простаивающейскважине с извлеченными НКТ выполняется комплекс промыслово-геофизическихисследований для оценки технического состояния эксплуатационной колонны.

В глубоких наблюдательныхскважинах, контролирующих поглощающий и «буферный» горизонты (включая ближайшиепьезометрические скважины по контролю за разработкой месторождения инагнетательные скважины, не введенные в эксплуатацию) не реже одного раза вгод, осуществляются замеры уровня жидкости (или избыточного устьевого давления)и забоя, отбор проб жидкости по стволу до забоя (при отсутствии давления наустье или слабом переливе) и их химический анализ. Не реже одного раза в годглубинным манометром измеряются пластовое давление и пластовая температура.Один раз в год выполняется комплекс промыслово-геофизических исследований дляопределения движения флюидов в зоне скважины.

Если закачка сточных водведется под разрабатываемую газовую залежь внутри ее контура (или вприконтурной области), для контроля за буферным горизонтом используютсянаблюдательные газовые скважины, геофизические наблюдательные скважины(контролирующие продвижение ГВК) и скважины, пробуренные на глубокозалегающиепродуктивные горизонты.

В гидронаблюдательных скважинах,контролирующих верхний водоносный горизонт (включая скважины ближайшихводозаборов), не реже одного раза в квартал проводятся замеры статическогоуровня воды, отбор и химический анализ проб воды. Примерный перечень видов ипериодичность контроля за режимом поглощающего, «буферного» горизонтов иверхнего водоносного горизонта приведен в табл.7.

Во время проведенияремонтных работ в скважинах (в том числе по восстановлению приемистости,переводу закачки на вышележащий поглощающий горизонт, замене НКТ и др.) частотаконтрольных замеров увеличивается, расширяется комплекспромыслово-геофизических исследований, могут выполняться различныеспециализированные исследования (гидропрослушивание, запуск и прослеживаниеиндикаторов и др.).

Все виды работ по контролюза ПЗС и полученные результаты заносятся в журналы текущей документации,оформляются актами и отражаются в отчетности соответствующих производственныхслужб и функциональных подразделений предприятий.

Контроль ПЗС проводится подметодическим руководством организации, осуществляющей авторский надзор заподземным захоронением СВ.

Регулярно, с периодичностьюот одного года до трех-пяти лет (в зависимости от сроков действия разрешений назакачку вод), должен выполняться анализ эксплуатации полигона ПЗС за прошедшийпериод. В нем должны быть изложены:

краткие сведения о геологическом строении игидрогеологических условиях участка в связи с ПЗС;

основные положения технологическойсхемы и проекта обустройства системы ПЗС, оценка их реализации пристроительстве полигона;

анализ работы всейтехнологической цепочки по сбору, подготовке и закачке сточных вод;

режим работы нагнетательныхскважин (время закачки вод в каждую скважину, объемы закачки, давлениенагнетания, общее количество закачанных вод в каждую скважину и в целом пополигону);

работы по восстановлениюприемистости скважин и их технологическая эффективность;

результаты контроля понагнетательным и наблюдательным скважинам за интервалами поглощения сточныхвод, распространением их в недрах, динамикой пластового давления в поглощающеми буферном горизонтах;

Таблица 7

Перечень видов контроля за режимом определяющих горизонтов при закачкесточных вод

Объект контроля

Средства контроля

Способы контроля

Частота контроля

Рабочийпоглощающий горизонт

Действующие нагнетательные скважины

Учет расхода закачиваемых СВ

Ежесуточно

Замер манометрами давления нагнетания на устье скважини давления в межтрубном пространстве

Ежесуточно

Определение интервалов поглощения сточных вод игерметичности НКТ промыслово-геофизическими методами

1 раз в год

Глубокие наблюдательные, пьезометрические,простаивающие нагнетательные скважины

Замер уровня воды или избыточного устьевогодавления

Нереже 1 раза в год

Отбор и химический анализ проб воды по стволу дозабоя с замером его

Нереже 1 раза в год

Замер пластового давления глубинным манометром и пластовойтемпературы

Нереже 1 раза в год

Комплекс промыслово-геофизических исследований дляопределения движения флюидов в зоне скважины

1раз в год

Буферный горизонт

Глубокие наблюдательные скважины

Замер уровня или избыточного устьевого давления

Нереже 1 раза в год

Отбор и химический анализ проб воды по стволу дозабоя с замером его

Нереже 1 раза в год

Замер пластового давления глубинным манометром ипластовой температуры

Нереже 1 раза в год

Комплекс промыслово-геофизических исследований дляопределения движения флюидов в зоне скважины

1раз в год

Верхний водоносныйгоризонт с питьевой водой

Мелкие гидронаблюдательные и водозаборные скважины

Замер статического уровня воды и забоя

Нереже 1 раза в квартал

Отбор и химический анализ воды

Нереже 1 раза в квартал

определение контурарастекания сточных вод в поглощающем горизонте;

оценка их возможныхмежпластовых перетоков;

физические свойства ихимический состав захороняемых вод;

оценка эффективности работыочистных сооружений по подготовке вод к закачке;

коррозионное воздействие водна трубопроводы и оборудование;

случаи утечек и разливовсточных вод на поверхности земли;

характеристикагидродинамического и гидрохимического режима, санитарного состояния верхнеговодоносного горизонта по результатам контроля по мелким гидронаблюдательным иводозаборным скважинам;

оценка техническогосостояния нагнетательных, глубоких наблюдательных и мелких гидронаблюдательныхскважин, рекомендации по их ремонту;

общие выводы о степениэкологической безопасности и технологической эффективности эксплуатации системы(полигона) ПЗС, рекомендации по ее совершенствованию.

Анализ эксплуатации системПЗС выполняется организацией, осуществляющей авторский контроль за этимпроцессом на предприятии.

По результатам анализаэксплуатации систем ПЗС контролирующими органамипринимаются решения о продлении сроков захоронения вод.

13.2.Основы гидрогеоэкологического мониторинга

Требования по выполнениюоснов гидрогеоэкологического мониторинга должны быть изложены в соответствующихразделах технологического проекта или технологической схемы.

Обеспечение рациональногоприродопользования требует обязательного проведения экологического мониторинга.Одним из компонентов природной среды является геологическая среда — частьземной коры (недр), включающая горные породы, циркулирующие в них флюиды исвязанные с горными породами и флюидами геологические процессы. Российскимзаконодательством о недрах установлена необходимость проведения мониторингагеологической среды. Основным флюидом, циркулирующим в горных породах ипредставляющим поэтому главный объект мониторинга, являются подземные воды.

Мониторинг геологическойсреды должен охватывать смежные природные компоненты, прежде всегоповерхностные воды открытых водоемов, тесно связанные с подземными водамиверхних водоносных горизонтов. Такой комплексный мониторинг называетсягидрогеоэкологическим.

Основным принципом организациигидрогеоэкологического мониторинга на объектах подземного захоронения сточныхвод должно быть его выполнение одновременно с контролем за разработкойместорождений и наблюдениями затехногенным воздействием других объектов газового комплекса.

На разрабатываемых газовых игазоконденсатных месторождениях систематические наблюдения за отдельнымикомпонентами геологической среды ведутся с давних пор. Изначально они былинаправлены на достижение не экологических, а только технологических целейконтроля за разработкой углеводородных залежей. Объектами контроля являютсяразрабатываемые залежи и связанные с ними водонапорные системы, ответственныеза обводнение эксплуатационных скважин и залежей. Для этого на месторожденияхсоздается сеть скважин, включающая пьезометрические (контролирующие режимводонапорной системы), наблюдательные за перемещением ГВК и за динамикойпластового давления в залежи. Проводится гидрохимическое опробованиеэксплуатационных скважин для выявления ранней стадии обводнения залежи пластовойводой. Очевидно, что ряд скважин, предназначенных для контроля за разработкойзалежи, целесообразно одновременно использовать для контроля за ПЗС длянаблюдений за поглощающим и буферным горизонтами в случае, когда захоронение СВпроводится под разрабатываемые углеводородные залежи. При этом не исключаетсябурение дополнительных скважин для контроля за ПЗС. Преимущественно это могутбыть неглубокие скважины на верхний водоносный горизонт, а также скважины напоглощающий горизонт, которые в дальнейшем можно использовать для закачки СВ.Что касается верхних водоносных горизонтов, то обычно на них бурятся скважиныдля хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения УКПГ, дожимныхкомпрессорных станций, вахтовых поселков и других объектов обустройства месторождений.Некоторые из водозаборных скважин могут служить и для контроля за чистотойнеглубоко залегающих подземных вод в связи с ПЗС.

В случае захоронения сточныхвод в поглощающие горизонты надпродуктивных отложений нецелесообразноиспользовать пьезометрические и наблюдательные скважины системы контроля заразработкой месторождения. В этом случае в систему гидрогеоэкологическогомониторинга должны включаться скважины, пробуренные на надпродуктивныеводоносные горизонты. В частности, это могут быть контрольно-разгрузочныескважины на участках техногенной загазованности надпродуктивных отложений.Следует также переоборудовать на надпродуктивные горизонты подлежащиеликвидации глубокие разведочные скважины, а также эксплуатационные скважины нагаз и нефть.

При любой системе подземногозахоронения СВ в непосредственной близости от нагнетательных скважин должныбыть расположены неглубокие гидронаблюдательные скважины на верхние водоносныегоризонты. В ближайших к объектам ПЗС населенных пунктах следует организоватьсистематическое гидрохимическое опробование водозаборных скважин,обеспечивающих хозяйственно-питьевое водоснабжение.

Поверхностные воды открытыхводоемов подлежат регулярному гидрохимическому опробованию в пунктах,находящихся как в пределах горного отвода полигонов ПЗС, так и за пределами.Вместе с тем при близком расположении полигонов ПЗС к открытым водоемамнеобходим контроль возможного негативного воздействия этих водоемов насооружения систем подземного захоронения стоков (затопление, подтопление,речная эрозия берегов и т.д.).

На газовых игазоконденсатных месторождениях Тюменского Севера объектом наблюдений являютсяводы сезонно-талого слоя, а также подземные подмерзлотные воды.

Режимные скважины вскрываютвсю мощность сезонно-талых горных пород и заглубляются в мерзлые породы наглубину не менее 5-7 м. Начальный диаметр скважин составляет до 150 мм, диаметрфильтровой колонны, оставляемой в скважине, 89-121 мм, длина фильтра 2 м.

Для контроля измененийионно-солевого комплекса верхнего слоя горных пород и их миграционныхпараметров бурятся неглубокие скважины. Бурение их проводится без обсадки наглубину 2-5 м (до мерзлых горных пород). Начальный диаметр — до 150 мм.

На ключевых участкахполигона закачки сточных вод создается локальная специализированная сетьрежимных скважин, совмещенная с пунктами опробования атмосферного воздуха, почви снежного покрова.

Число скважин вышеуказанногоназначения определяется из расчета одна скважина на 10 км2, причемиз них 30-40 % скважин в общей наблюдательной сети — режимные.

Комплексноегидрогеохимическое опробование общей сети проводится один раз в год, наключевых участках — два раза в год. Определение химического состава верхнегослоя горных пород предусмотрено один раз в два года, на ключевых участках -один раз в год. Техногенно-ландшафтная съемка проводится ежегодно в теплыйпериод года.

Комплексноегидрогеохимическое опробование включает:

измерение уровня итемпературы надмерзлотных вод;

определение степенизасоленности и состава растворимого комплекса водовмещающих пород;

определениеокислительно-восстановительного потенциала горных пород и их кислотно-щелочногопоказателя;

установление степенизагипсованности;

определение содержанияоксидов железа и алюминия;

изучение состава обменныхкатионов и емкости обмена;

определение содержания впородах поверхностно-активных веществ, нефтепродуктов, фенолов и другихвыявленных специфических органических загрязнителей;

изучение состава поровыхрастворов;

определение фильтрационных имиграционных характеристик горных пород.

В перечень наблюдаемыххимических показателей следует включить:

показатели качества воды (поГОСТ2874);

показатели из списканаиболее значимых в инженерном отношении веществ, загрязняющих воду;

содержание специфическихкомпонентов, характерных для потенциальных источников загрязнения (ДЭГ,метанол, ингибиторы, нефтепродукты).

В настоящее время в газовойотрасли сложилось несколько обособленных систем контроля: за разработкойзалежей, захоронением сточных вод и твердых отходов, техногеннойзагазованностью, режимом и качеством поверхностных и грунтовых вод, состояниемтолщи многолетнемерзлых пород (на Крайнем Севере) и т.д. Все они должны бытьобъединены в единую систему гидрогеоэкологического мониторинга, основнымипринципами которого следует считать универсальность и комплексностьисследований, тесную связь их с технологическими особенностями производства,направленность не только на выявление воздействия последнего на природу, но ивлияние природных факторов на функционирование объектов отрасли. Мониторингподземного захоронения сточных вод является составной частью (причем довольнозначительной) общей системы гидрогеоэкологического мониторинга объектовнефтегазового комплекса.

14.СОГЛАСОВАНИЕ И УТВЕРЖДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ПРОЕКТОВ ОБУСТРОЙСТВАПОЛИГОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Как отмечено выше,геолого-гидрогеологическое обоснование и технологическая схема подземногозахоронения сточных вод должны входить составной частью в проектыопытнопромышленной эксплуатации и разработки месторождения, а проектобустройства системы (полигона) подземного захоронения сточных вод — в проектобустройства месторождения (в ТЭО или рабочий проект).

При таких условияхсогласование геолого-гидрогеологического обоснования, технологической схемы ипроекта обустройства полигонов подземного захоронения вод решается ведомством,осуществляющим разработку месторождений и эксплуатацию газовых комплексов,одновременно с рассмотрением и утверждением проектной документации поместорождению или газовому комплексу.

В органах Госгортехнадзораоформляется единый горный отвод на участок недр для добычи полезных ископаемых(газа, конденсата, нефти) и связанного с ней подземного захоронения сточныхвод.

В Комитете по геологии ииспользованию недр оформляется комплексная лицензия на несколько видовнедропользования, включая разработку основного полезного ископаемого (газа,конденсата, нефти), извлечение при этом подземных вод, закачку сточных вод внедра и др.

Другой порядок согласованияпредусматривается, если для захоронения вод используются поглощающие горизонты,не входящие в зону дренирующего воздействия разрабатываемых углеводородныхзалежей (в надпродуктивный разрез, в продуктивные пласты на значительномудалении от контура залежи, вне депрессионной воронки, в глубокие горизонты подразрабатываемыми залежами, изолированные от залежей надежными экранами,препятствующими развитию депрессионной воронки в глубину). В этом случае дляосуществления подземного захоронения сточных вод необходимо получить:

горный отвод;

лицензию на пользованиенедрами.

Горный отвод участка недрдля захоронения сточных вод выдается органами Госгортехнадзора.

Территориальными органамиМинистерства природных ресурсов и местной администрацией выдается лицензия направо пользования недрами для подземного захоронения СВ в соответствии сПоложением о порядке лицензирования пользования недрами.

При условии, если длязахоронения сточных вод используются поглощающие горизонты, не входящие в зонудренирующего воздействия разрабатываемых углеводородных залежей, необходимопроектную документацию (геолого-гидрогеологическое обоснование, технологическуюсхему, проект обустройства систем (полигонов) подземного захоронения сточныхвод) согласовать с органами Госгортехнадзора России.

15.ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ

В целях выработки мер пообеспечению качественного выполнения условий лицензионного соглашения итребований при ведении хозяйственной деятельности проводитсягидрогеоэкологическое аудирование, которое представляет собой независимуюобъективную проверку деятельности предприятий и организаций в области охраныгеологической и окружающей среды и предотвращения сверхнормативного воздействияна нее.

Заказчиком аудита являетсяорган, выдавший лицензию на указанный вид деятельности. Содержаниегидрогеоэкологического аудита определяется целями, которые ставятся заказчиком.План проверки разрабатывается руководителем группы аудита при консультациях с заказчиком,согласовывается в ОАО «Газпром» и доводится до сведения проверяемого передвыполнением гидрогеоэкологического аудита.

Объективность аудита, еговыводов и заключений обеспечивается независимостью аудиторов от проверяемогопредприятия, отсутствием у них непосредственных финансовых интересов вдеятельности проверяемого предприятия, их личной объективностью, свободой отпредубеждений, конфликта интересов, компетентностью.

Аудиторы не должны раскрыватьинформацию или документы, получаемые в процессе проверки какой-либо третьейстороне, не получив предварительного разрешения на это со стороны проверяемогопредприятия или заказчика.

Подготовка и порядокпроведения гидрогеоэкологического аудита должны соответствовать Положению осистеме управления природопользованием в ОАО «Газпром» (1999).

В основу построения системыуправления природопользованием ОАО «Газпром» положены следующие основныепринципы:

принцип профилактики — на основе постоянно проводимого анализаэкологической обстановки выполняется комплекс соответствующих мероприятий попредотвращению экологической опасности или ущерба;

принцип ответственности — источники нарушения экологической обстановки ивозникновения экологического ущерба должны выявляться, учитываться илокализовываться, а виновные в нарушениях должны нести ответственность;

принцип кооперации — максимально широкое участие и привлечение ксотрудничеству в рамках природопользования заинтересованных организаций иобщественных групп;

принцип мотивации — административное и экономическое стимулирование эффективногоприродопользования и профилактики экологического ущерба.

16.СОВРЕМЕННАЯ СИСТЕМА ПЛАТЕЖЕЙ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В настоящее время натерритории Российской Федерации действуют следующие виды платежей зазагрязнение окружающей среды:

за выброс загрязняющихвеществ в атмосферный воздух стационарными источниками загрязнения(промышленными предприятиями);

за выброс загрязняющихвеществ в атмосферный воздух от передвижных источников выброса (транспорт);

за сброс загрязняющихвеществ в водные объекты;

за перемещение искладирование отходов.

Платежи за выбросызагрязняющих веществ в атмосферу и сбросы в водные объекты подразделяются наплатежи в предельно допустимых нормативах, в пределах лимитов (нормативов) иплатежи за выбросы/сбросы сверх установленных лимитов.

Платежи за загрязнениеокружающей среды рассчитываются в соответствии с Инструкцией по взиманию платыза загрязнение окружающей природной среды и Методикой исчисления размера ущербаот загрязнения подземных вод.

В настоящее время идетработа над проектом Закона РФ «О плате за природные ресурсы», который долженопределить основные принципиальные положения для взимания платы заиспользование природных ресурсов.

Плата за сброс загрязняющих веществ вповерхностные и подземные водные объекты

Плата за сброс загрязняющих веществ в размерах, не превышающихустановленные природополъзователю предельно допустимые нормативы сбросов, определяется путемумножения ставок платы (определяются по таблицам) на величину загрязнения исуммирования полученных результатов:

Пнвод= при Miвод<Miвод,                                          (35)

где i — вид загрязняющеговещества;

Пнiвод- плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельнодопустимые нормативы сбросов, руб.;

Снiвод- ставка платы за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах допустимыхнормативов сбросов, руб.;

Мiвод- фактический сброс i-го загрязняющего вещества, т;

Мнiвод. — предельно допустимый сброс i-го загрязняющего вещества, т. Ставка платы засброс 1 т i-го загрязняющего вещества рассчитывается по выражению

Снiвод=НбнiводхКэвод,(36)

где Нбнiвод — базовый норматив платы засброс 1 т i-го загрязняющего вещества в размерах, непревышающих предельно допустимые нормативы сбросов, руб.;

Кэвод -коэффициент экологической ситуации и экологической значимости водного объекта.

Предельно допустимые сбросы(ПДС) веществ, поступающих в водные объекты-водотоки, водохранилища, озера,прибрежные зоны морей, рассчитываются по универсальной методике, на единойправовой основе, при этом виды использования водного объекта в пределахсубъекта Российской Федерации устанавливаются органами управления субъекта посогласованию с местными природоохранными органами (или другими, специальноузаконенными органами).

Плата за сброс загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов определяется путем умножениясоответствующих ставок платы на разницу между лимитными и предельно допустимымисбросами загрязняющих веществ и суммирования полученных произведений по видамзагрязняющих веществ:

Плвод= при Mнiвод <Miвод<Mлiвод                         (37)

где Плвод — плата за сброс загрязняющихвеществ в пределах установленных лимитов, руб.;

Слвод — ставкаплаты за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах установленныхлимитов, руб.;

Млвод — сброс i-го загрязняющего вещества впределах установленного лимита, т.

Ставка платы за сброс 1 т1-го загрязняющего вещества в пределах установленных лимитов вычисляется поуравнению

Слвод=Нбнiвод хКэвод,                                                            (38)

где Н — базовый норматив платы за сброс 1 т i-гозагрязняющего вещества в пределах установленного лимита, руб.

Плата за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ определяется путемумножения соответствующих ставок платы за загрязнение в пределах установленныхлимитов на величину превышения фактической массы сброса над установленнымилимитами и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ:

П=5 хприMiвод<Mлiвод,                               (39)

где П — плата за сверхлимитный сброс 1 т i-гозагрязняющего вещества в пределах установленных лимитов, руб.;

Слвод — ставкаплаты за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах установленныхлимитов, руб.

Общая плата за загрязнениеповерхностных и подземных водных объектов составляет

Пвод=Пнвод+Плвод+Пслвод.(40)

В пункте 3.8 упомянутойинструкции указано, что подземная закачка сточных вод добывающими предприятияминефтегазового комплекса в продуктивные и поглощающие глубокозалегающиегоризонты подлежит оплате в части загрязняющих веществ, не содержащихся визвлекаемых пластовых водах.

При наличии гидравлическойсвязи закачиваемых промышленных сточных вод с водными объектами, подтвержденнойрезультатами наблюдений, плата рассчитывается как за сверхлимитный сбросзагрязняющих веществ в водные объекты.

В целях стимулированияпредприятий к более активному осуществлению природоохранных программ и увеличениюкапиталовложений в охрану природы платежи за загрязнение геологической иокружающей среды могут уменьшаться на величину средств, израсходованныхпредприятием на выполнение природоохранных мероприятий. Размеры платежей могуткорректировать территориальные природоохранные органы.

Введение современной системыплатежей за использование природных ресурсов, несомненно, сыграло большуюположительную роль, так как доказало необходимость платного использованияприродно-ресурсного потенциала и стимулировало предприятия к болеерациональному использованию недр, охране геологической и окружающей среды. В тоже время необходимо отметить, что действующий на сегодня экономический механизмприродопользования имеет ряд недостатков и противоречий, что сдерживает использованиесовременных экологических технологий. Например, на Тюменском Севере оказываетсяс экономической точки зрения дешевле сжигать промышленные сточные воды, чемзакачивать их в недра.

Сжигание промышленныхсточных вод — экологически небезущербно для окружающей среды, так каксопровождается образованием углекислоты, выкристаллизацией растворенных впластовой воде солей, выбрасываемых в атмосферу и затем осаждающихся наповерхности земли. При этом происходит также выжигание кислорода, содержаниекоторого в атмосфере севера Тюменской области понижено. И с этой точки зрениятехнология закачивания промышленных сточных вод в недра оказываетсяпредпочтительнее.

17.РАЗМЕРЫ И ПОРЯДОК ВЗИМАНИЯ ПЛАТЕЖЕЙ ЗА ПРАВО ПОЛЬЗОВАНИЯ НЕДРАМИ НА ПОЛИГОНАХЗАКАЧКИ СТОЧНЫХ ВОД

Механизм взимания платы запользование недрами для подземного захоронения сточных вод определяетсяпостановлением Правительства РФ № 632 от 28.08.92 «Об утверждении порядкаопределения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды,размещение отходов, другие виды вредного воздействия».

Максимальная ставка платежейза пользование недрами для ПЗС предусматривается в случае закачки сточных вод впоглощающие горизонты, расположенные выше разрабатываемых на месторожденииуглеводородных залежей. Она устанавливается в размере 1 % суммы сметнойстоимости сооружений, непосредственно относящихся к закачке вод в пласт(нагнетательные скважины, насосные станции, подводящий коллектор), и стоимостиэксплуатационных расходов по закачке.

При закачке сточных вод взаконтурную зону продуктивного пласта либо ниже разрабатываемой залежи, но вобоих случаях за пределы депрессионной воронки, размер платежей составляет 0,5%.

При захоронении СВ вразрабатываемую либо выработанную углеводородную залежь, а также в поглощающиегоризонты подстилающей и оконтуривающей водонапорной системы в пределах зоныснижения пластового давления (в депрессионную воронку) платежи за пользованиенедрами для целей ПЗС не взимаются.

Платежи за пользованиенедрами для ПЗС взимаются в форме разовых взносов и (или) регулярных платежей.

На действующих объектахзахоронения сточных вод взимаются регулярные платежи, исчисляемые изэксплуатационных расходов по закачке.

На построенных до октября1992 г., но еще не эксплуатирующихся объектах, регулярные платежи взимаются смомента начала закачки сточных вод.

При вводе в эксплуатациювновь запроектированных объектов взимается разовый взнос, исходя из сметнойстоимости сооружений по закачке, а в дальнейшем осуществляются регулярные платежи,исходя из эксплуатационных расходов на подземное захоронение.

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Газпром» и современнаяэкополитика. Под редакцией д.т.н. В.В. Ремизова. — М.: ИРЦ Газпром, 1999.

2. Бирюкова С.М. Системаплатного природопользования в газовой промышленности. — М.: ВИИЭгазпром, 1992.

3. Вода для заводнениянефтяных пластов. Требования к качеству. ОСТ 39-225-88.

4. Водный кодекс РоссийскойФедерации. — М.: 1995.

5. Временные рекомендации поизучению поглощающих горизонтов и проектированию закачки промстоковгазодобывающих предприятий. Составители: А.В. Буераков, К.Б. Ильковский, А.А.Шпак. ВНИПИгаздобыча. — Саратов, 1976.

6. Временный порядокпользования недрами, предоставляемый для захоронения жидких вредных веществ исброса в недра сточных вод на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. -Салехард, 1995.

7. Гаев А.Я. Подземноезахоронение сточных вод на предприятиях газовой промышленности. — Л.: Недра,1981.

8. Гидрогеологическиеисследования для захоронения промышленных сточных вод в глубокие водоносныегоризонты (методические указания). Под редакцией К.И. Антоненко и Е.Г.Чаповского. Авт.: В.А. Боревская, И.Т. Гаврилов, В.М. Гольдберг, В.П.Кривошеев, Н.В. Тарасова, Н.А. Титов. — М.: Недра, 1978.

9. Гидрогеологическиеисследования для обоснования подземного захоронения промышленных стоков. Подредакцией В.А. Грабовникова. — М.: Недра, 1993.

10. Глубинное захоронениежидких радиоактивных отходов. АИ.Рыбальченко, М.К. Пименов, П.П. Костин и др. — М.: Изд. AT,1994.

11. Гриценко А.И., АкоповаГ.С., Максимов В.М. Экология. Нефть и газ. — М.: Наука, 1997.

12. Гольдберг В.М., СкворцовН.П., Лукьянчикова Л. Г. Подземное захоронение промышленных сточных вод. — М.:Недра, 1994.

13. Грабовников В.А.,Татарчук Ю.С., Шипулин Ю.К. Условия обеспечения экологической безопасностиподземного захоронения токсичных отходов //Разведка и охрана недр, № 4, 1999.

14. Ерофеев Б.В.Экологическое право. — М.: Юриспруденция, 1999.

15. Закон РоссийскойФедерации «О недрах». — М., 1992, 1995.

16. Закон Российской Федерации«О плате за пользование водными объектами». — М., 1998.

17. Закон РоссийскойФедерации «Об отходах производства и потребления». — М., 1998.

18. Закон РоссийскойФедерации «Об охране окружающей среды». — М., 1991.

19. Закон РоссийскойФедерации «Об экологической экспертизе». -М., 1995.

20. Зверев В. П..Гидрогеохимические исследования системы гипсы — подземные воды. — М.: Наука,1967.

21. Инструкция о порядкеликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов.Госгортехнадзор России. — М., 1994.

22. Инструкция по взиманиюплаты за загрязнение окружающей природной среды. — М., 1997.

23. Каменев А. П.Методические рекомендации по обоснованию выбора поглощающих горизонтов ипроектированию закачки промстоков на газовых предприятиях Западной Сибири.Тюменниигипрогаз. — Тюмень, 1995.

24. Кащавцев В.Е.,Гаттенбергер Ю.П., Люшин С.Ф. Предупреждение солеобразования при добыче нефти.- М.: Недра, 1985.

25. КонцепцияГосударственного мониторинга подземных вод Российской Федерации. — М., 1992.

26. Корценштейн В.Н. Квопросу о создании подземных хранилищ особоопасных жидких промстоков на периодхранения, исчисляющийся веками. В сб.: Новые материалы по водонапорным системамкрупнейших газовых и газоконденсатных месторождений. — М., 1991.

27. Крайнов С. Р. и др.Методы геохимического Монтаж отоплениярования и прогнозирования в гидрогеологии. — М.:Недра. 1988. , ,

28. Маликова О. И.Экономический механизм эффективного природопользования. — М., 1998.

29. Малыхин М.Я., ТердовидовА.С., Павлов С. Д. Современные методы контроля захоронения промстоков. — М.:ВНИИЭгазпром, 1986. .

30. Методика исчисленияразмера ущерба от загрязнения подземных вод. -М., 1998.

31. Методические указания полицензированию пользования недрами для целей, не связанных с добычей полезных ископаемых.- М., 1998.

32. Мироненко В.А., РумынииВ.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. — М.: Недра, 1986.

33. Миронов Е.А. Закачкасточных вод нефтяных месторождений в продуктивные и поглощающие горизонты. -М.: Недра, 1976.

34. Опытно-фильтрационныеработы. /Под ред. В.М. Шестакова, Д.Н. Башкетова. — М.: Недра. 1974.

35. Очистка и удалениепластовых вод / Материалы семинара, март — апрель 1995. — М.: Минтопэнерго РФ,1995.

36. Перечень нормативныхдокументов, рекомендуемых к использованию при проведении государственнойэкологической экспертизы, а также при составлении экологического обоснованияхозяйственной и иной деятельности. — М., 1997.

37. Перечень нормативныхправовых документов, рекомендуемых к использованию при оценке и возмещении вреда,нанесенного окружающей природной среде в результате экологическихправонарушений. — М., 1998.

38. Положение о порядке иусловиях взимания платежей за право на пользование недрами, акваторией иучастками морского дна. — М., 1992.

39. Положение о порядкелицензирования пользования недрами для закачки вод с целью поддержанияпластового давления при разработке месторождений углеводородов и для сбросасточных и подтоварных вод в глубокие водоносные горизонты на территорииХанты-Мансийского автономного округа. — Ханты-Мансийск, 1998.

40. Положение о порядкелицензирования пользования недрами. — М., 1992

41. Положение о системеуправления природопользованием в ОАО «Газпром». — М., 1999.

42. Положение об оценкевоздействия на окружающую среду в Российской Федерации. — М., 1994.

43. Положения о ведениигосударственного мониторинга водных объектов. — М., 1997.

44. Положения обосуществлении государственного контроля за использованием и охраной водныхобъектов. — М., 1997.

45. Постатейный комментарий кЗакону РФ «Об охране окружающей природной среды» Законодательство и экономика,№ 16,17,1992.

46. Правила безопасности внефтяной и газовой промышленности. Госгортехнадзор России. — М., 1992.

47 Правила охраныповерхностных вод (типовые положения) -М . 1991г.

48. Правила разработкигазовых и газоконденсатных месторождений. — М.: Недра, 1971.

49. Правила создания иэксплуатации подземных хранилищ газа в пористых пластах. — М.: ВНИИгаз, 1986.

50. Регламент составленияпроектных документов по разработке газовых и газоконденсатных месторождений. -М.: ВНИИгаз, 1999.

51. Рекомендации участниковпарламентских слушаний «Экологические проблемы подземного захороненияпромышленных отходов в глубинные горизонты»//Экологический вестник России, № 4,1999.

52. Севастьянов О.М.,Захарова Е.Е. Геоэкологические условия эксплуатации Оренбургскогогазохимического комплекса. — М.: ИРЦ Газпром, 1995.

53. Севастьянов О.М.,Захарова Е.Е. Опыт подземного захоронения промстоков на Уренгойскомместорождении. — М.: ИРЦ Газпром, 1993.

54. Технологиягазопромысловых гидрогеологических исследований. Авт.:

В.П. Ильченко, Б.П.Акулинчев, Ю.Г. Гирин и др. — М.: Недра, 1997.

55. Технология глубинныхнефтегазопоисковых гидрогеологических исследований. Авт.: Ильченко В. П.,Акулинчев Б. П., Гирин Ю.Г. и др. — М.:

Недра,1992.

56. Шестаков В.М.Гидрогеодинамика. — М.: Изд-во МГУ, 1994.

57. Эконедра./Природоохранные стандарты. — М.: Геология, 1994.

Услуги по монтажу отопления водоснабжения

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495)744-67-74

Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > resant.ru/otoplenie-doma.html < можно посмотреть и ознакомиться с примерами наших работ. Но более точно, по стоимости работ и оборудования лучше уточнить у инженера.

Для связи используйте контактный телефон ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495) 744-67-74, на который можно звонить круглосуточно.

Отопление от ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ Вид: водяное тут > resant.ru/otoplenie-dachi.html

Обратите внимание

Наша компания ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ входит в состав некоммерческой организации АНО МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ КОЛЛЕГИЯ СУДЕБНЫХ ЭКСПЕРТОВ. Мы так же оказываем услуги по независимой строительной технической эесаертизе.

Вы можете задать свой вопрос при помощи формы обратной связи:

Ваше имя

Ваш телефон

Тема

Сообщение


ООО ТЕПЛОСТРОЙМОНТАЖ имеет год основания 1999г.
Сотрудники компании имеют Московскую прописку и славянское происхождение, оплата происходит любым удобным способом, при необходимости предоставляются работы в кредит.
Россия, Москва, Строительный проезд, 7Ак4
Водоснабжение по доступным ценам, отопление со скидкой. Наша компания занимается устройством инженерных коммуникация для частных загородных домов, водоснабжение от колодца, водоснабжение от скважины. Отопление дома твердотопливным котлом, установка автономного газового отопления.