Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Захоронение в глубоких скважинах





 

В течение последних десятилетий возникали серьезные дискуссии относительно захоронения отходов в глубоких подземных скважинах. Критика закачки опасных отходов в глубокие скважины сводится к предположению, что дальнейшая судьба таких отходов неизвестна. Некоторые критики весьма обеспокоены тем, что канцерогенные, мутагенные и другие химические вещества мигрируют под поверхностью земли. Сторонники глубоких скважин утверждают, что перемещение жидкости в таких глубоких слоях обычно измеряется десятками сантиметров в год, т.е. миграция пренебрежимо мала.

Типичная скважина состоит из нескольких труб (рис. 1).

Внешняя оболочка - это труба, опускающаяся сверху и оканчивающаяся приблизительно на 60 м ниже основания водоносного слоя. Она цементируется на месте к грунту и внутри. Эта труба защищает чистую воду от загрязнений.

Защитная оболочка - это труба, опускающаяся с поверхности до места чуть выше или чуть ниже зоны закачки, в зависимости от типа завершения скважины. Она также цемен­тируется к внешней и внутренней поверхности, защищает слои выше зоны закачки отходов.

Рис.1. - Схема скважины для закачки отходов

1 - инертная жидкость; 2- внешнее цементирование; 3 - защитная труба; 4 -труба для закачки; 5 - уплотнители; 6 - зона закачки.

 

Труба для закачки - по ней жидкие отходы подаются в зону закачки. Она всегда имеет заглушку в устье скважины и клапан чуть выше зоны закачки.

Пространство между защитной оболочкой и трубой для закачки заполняется неагрессивной жидкостью, которая находится под давлением, превышающим давление закачки приблизительно на 350 Па. Более высокое давление между трубами исключает попадание жидких отходов в это пространство.

Если скважина завершается в песчаном слое, то для завершения зоны закачки должна использоваться набивка из гравия. Если скважина завершается в известняковом слое, то для завершения возможно использование открытого отверстия или перфорации.

Требования к качеству закачиваемых жидких отходов. Пригодность отходов для подземной закачки зависит от их объема, физических и химических характеристик, материала и жидкостей зоны закачки. Сточные воды, которые наиболее пригодны для закачки, должны обладать: 1) малым объемом и высокой концентрацией; 2) трудно поддаваться переработке другими способами; 3) не вступать в нежелательные реакции с жидкостями или материалом слоя закачки; 4) не содержать взвешенных твердых частиц; 5) не обладать коррозионной активностью.

Поскольку захоронение в подземные слои сводится к использованию ограниченного пространства, то для этой цели пригодны только концентрированные, весьма нежелательные и относительно безопасные отходы. Жидкости, закачиваемые в глубокие слои, заполняют не пустые пространства и поры, а вытесняют жидкости, которые насыщают эти слои. Вытесненные жидкости часто бывают загрязнены (обладают высокой соленостью) и могут мигрировать в водоносные слои чистой воды. Разумное использование подземного пространства возможно только в тех случаях, когда не существует других удовлетворительных методов переработки отходов.

Весьма важный фактор - взаимодействие закачиваемых сточных вод с материалом или жидкостью слоя. В результате может произойти растворение геологических образований, образование газов, опускание отдельных участков, закупоривание пор из-за роста биологических организмов. Ряд специалистов предлагают проводить предварительные лабораторные исследования совместимости жидких отходов и материала пласта. Отходы могут быть смешаны в термостате с образцами материала пласта и выдержаны при температуре, соответствующей глубине залегания пласта, для выявления нежелательных реакций. Прокачка отходов через стержни, изготовленные из материала пласта, может выявить возможность возникновения закупорки. Низкая коррозионная активность отходов позволяет избежать повышенного износа труб и насосов.

Выбор мест размещения глубоких скважин для подземного захоронения жидких отходов должен осуществляться с большой тщательностью. Пригодность конкретного места должна быть определена с помощью детального геологического изучения подземного пространства. Однако геологические условия района могут служить лишь ориентиром при выявлении общей применимости отдельных участков.

Непригодны для подземной закачки жидких отходов, например, плотные породы вулканического происхождения, залегающие очень близко к поверхности земли. Подобные породы не обладают достаточной пористостью или проницаемостью. Районы со значительным количеством выдавленных слоев вулканического происхождения также не пригодны для захоронения. Хотя такие породы имеют пористую структуру, они обычно содержат чистую воду.

Окончательная оценка площадок под скважины обычно осуществляется в два этапа. Первый этап - потенциальная оценка площадки на основе имеющихся данных; на втором этапе проводится более детальная оценка подземных условий на основе данных бурения опытных скважин.

На первом этапе оценивают протяженность слоя, толщину, глубину, пористость, проницаемость, температуру, качество воды, а также пьезометрическое давление в предполагаемой зоне закачки. Наличие непроницаемого основания или изменения свойств пород в горизонтальном направлении, наличие провалов или разломов, а также присутствие любых минеральных ресурсов должно приниматься во внимание. Существующие скважины в районе, которые могут оказаться в возможной зоне закачки, должны быть выявлены, поскольку жидкие отходы могут просачиваться через них, если они плохо заглушены.

Вторая фаза исследований завершается после бурения и испытания скважины. Часто выбор зоны закачки осуществляется после того, как скважина пробурена и проведены пробы ряда зон, включая оценку химических свойств содержащихся в них вод. Проводятся пробные закачки для измерения проницаемости пород. Определяются другие характеристики пород с использованием геологических методов или при лабораторных исследованиях на образцах. Результаты геологических исследований используются не только для оценки целесообразности подземной закачки отходов, но и для создания базы данных, необходимых для сооружения скважины и выбора оптимальных параметров закачки. К отходам могут предъявляться различные требования с точки зрения горизонтального или вертикального перемещения. Например, химически устойчивые отходы небольшой концентрации достаточно закачать в пласт, а дальше они будут растворены значительным количеством постоянно циркулирующих грунтовых вод. Однако химически неустойчивые отходы должны определенное время, необходимое для завершения реакции, выдерживаться в зоне закачки, например, отходы высокой концентрации.

Для выбора зоны закачки была предложена следующая классификация.

Зона значительной циркуляции распространяется от поверхности земли на несколько десятков метров вглубь. Закачка в таких зонах обычно не рекомендуется.

Зона замедленной циркуляции обычно содержит чистую воду, которая находится в состоянии свободной циркуляции, однако время завершения цикла меняется от нескольких десятилетий до нескольких столетий. Имеется положительный опыт закачки относительно безвредных сточных вод в такие зоны. За ними ведется соответствующее наблюдение.

Подзоны летаргического движения, в них природная жидкость обычно является соленой и находится в состоянии очень медленного движения, характеризующегося столетия­ми или даже тысячелетиями. Такие зоны предпочтительны для захоронения относительно концентрированных отходов.

Зоны застоя, за редким исключением, находятся на глубине нескольких тысяч футов и содержат изолированные объемы жидкости. Они подходят для закачки очень токсичных отходов, однако необходимо тщательно оценивать их способность воспринимать и удерживать закачиваемую жидкость.

Сухие подзоны обычно являются селевыми основаниями или куполами, в которых свободная вода почти не содержится. Они могут рассматриваться как практически непроницаемые. Отходы, закачанные в такие зоны, были бы полностью изолированы от природных гидродинамических циркуляций. Однако, поскольку перемещения вод могут происходить через разломы, характеристики сухих подзон в условиях закачки отходов необходимо тщательно анализировать.

Работа скважин для закачки отходов должна тщательно контролироваться. Необходимо постоянно следить за давле­нием и расходом воды для выявления необычных колебаний.

Давление в зазорах между трубами также должно контролироваться. Для того чтобы исключить рост биокультур в захороненных отходах, целесообразно вводить соответствующие добавки. Рекомендуется периодически следить за композицией отходов и жидкости в межтрубном пространстве.

Равномерный темп закачки предпочтителен по сравнению с переменным. Рекомендуемое давление в зоне закачки не должно превышать 1300 - 1700 Па на 1 м глубины и всегда быть не менее 75% критического давления подачи отходов.

Критическое давление подачи жидкости определяется при проведении испытаний скважины, когда определяется зависимость расхода воды от давления.

Давление, при котором происходит резкое изменение угла наклона кривой (рис. 2), называется критическим. При этом давлении происходит гидравлический разлом породы.

Захоронение в солевые отложения. Альтернативный метод глубокого захоронения отходов был выявлен как побочный результат исследований по хранению радиоактивных отходов. Предложенный метод основывается на использовании природных солевых отложений (как оснований, так и куполов) для захоронения отвержденных отходов.

Более 30 лет некоторые соляные месторождения использовались для хранения стратегических нефтяных запасов. В последние годы были проведены комплексные исследования по возможности использования таких месторождений в качестве могильников для отходов с высокой радиоактивностью. Сам факт существования столь значительных массивов соли говорит об отсутствии вод, которые могли бы растворить отходы и перенести их в другие районы. Следовательно, гидрогеологические условия благоприятны для хранения отходов. Соль обладает высокой прочностью на сжатие. Эти характеристики приемлемы для захоронения опасных отходов.

 

Рис.2. - Опытная зависимость расхода от давления при закачкеотходов в

глубокую скважину:1 - критическое давление подачи.

 

Как было недавно предложено, отходы могут быть размещены в соляных отложениях на глубине 600 - 1500 м. Для этой цели будут пробурены скважины, а затем в них закачана вода для образования каверн за счет растворения (диаметр около 75 м). Затем в эти каверны могут быть закачаны отходы, а скважины заглушены с помощью цементной пробки. Если необходимо, то к отходам может быть добавлен отвердитель, так чтобы весь цилиндр превратился в твердую массу. Таким образом, под поверхностью площадью около 4 тыс. м2 можно захоронить 110 - 150 тыс. м3 отходов (в зависимости от типа отвердителя).


Date: 2016-01-20; view: 1645; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию