СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ ЗА ПЛАНОВЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ КОНТУРА ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2003 года по МПК G01V9/02 

Изобретение относится к электроразведочным способам геофизики и может быть использовано для прослеживания и мониторинга жидких радиоактивных или химических отходов (ЖРО).

Известны способы регламентного контроля за распространением ЖРО путем использования сети обсаженных нагнетательных и наблюдательных скважин, в частности, на радиохимическом комбинате в Красноярске-26. При этом в нагнетательные скважины закачивают предварительно минерализованные радиоактивные отходы, а в наблюдательных обсаженных скважинах осуществляют регламентный мониторинг, основанный на свойствах самих радиоактивных веществ (патент РФ 2075102, G 01 V 9/00) или, например, путем определения изменения удельного электрического сопротивления проб растворов, отобранных из скважин (авторские свидетельства СССР 622026, G 01 V 5/00 и 1034505, G 01 V 5/04).

Недостатком способа является отсутствие возможности оперативного слежения за контуром распространения со временем ЖРО в межскважинном пространстве.

Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего оперативное слежение за плановым распространением радиоактивных отходов, дающего опережающую информацию относительно регламентного контроля и позволяющего таким образом корректировать мероприятия, связанные с захоронением радиоактивных отходов.

Поставленная задача решается тем, что в способе слежения за плановым положением контура жидких радиоактивных отходов, включающем использование сети обсаженных нагнетательных скважин, через которые в пласты-коллекторы закачивают минерализованные радиоактивные отходы, и сети обсаженных наблюдательных скважин, согласно изобретению осуществляют электрический заряд в обсаженных нагнетательных или в близлежащих наблюдательных скважинах путем последовательного размещения питающего электрода на уровне каждого из пластов-коллекторов с минерализованными жидкими радиоактивными отходами, при этом наблюдения осуществляют по стволу по меньшей мере одной наблюдательной обсаженной скважины, расположенной в контролируемом районе, и/или по сети профилей на дневной поверхности, а выделение контура залежи жидких радиоактивных отходов осуществляют на основе сопоставления результатов измерений градиента потенциала электрического поля с расчетными полями нормального поля с учетом зарядов в конкретных конструкциях обсадных труб обсаженных скважин.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа согласно изобретению; на фиг. 2-5 показаны графики, иллюстрирующие реализацию способа.

Устройство, реализующее способ, включает генератор 1, связанный через кабель 2 с расположенным в нагнетательной скважине 3 питающим электродом 4, который последовательно располагают на уровне пластов-коллекторов 5 и б. Вторым питающим электродом является "удаленный"(≈10 глубин скважин) электрод 7. На поверхности земли измеряют градиент потенциала с помощью первых приемных электродов 8 и высокоточного регистратора 9. Вторые приемные электроды 10 располагают по стволу наблюдательной обсаженной скважины 11. Согласование последовательности питающих импульсов тока и фиксация измеряемых сигналов осуществляется синхронизаторами 12.

Способ согласно изобретению реализуется в следующей последовательности операций.

На контролируемой территории, включающей обсаженную нагнетательную скважину 3, сеть наблюдательных скважин 11 и сеть наземных профилей наблюдений, в пласты-коллекторы 5, 6 через нагнетательную скважину 3 закачивают предварительно минерализованные растворы жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Далее в нагнетательной скважине 3 последовательно располагают питающий электрод 4 на уровне каждого из пластов-коллекторов 5 и 6 с закаченными радиоактивными отходами.

При пропускании разнополярных импульсов тока через электроды 4 и 7 по стволу по крайней мере одной наблюдательной обсаженной скважины 11 с помощью приемных электродов 8 и/или на поверхности земли по сети заданных профилей с помощью электродов 10 и соответственно подключенного регистратора 9 (например, высокоточной аппаратуры типа ИСЭ-8) измеряют градиент потенциала электрического поля. По результатам измерений строят графики градиента потенциала и путем сопоставления с расчетными полями нормального поля с учетом зарядов в конкретных конструкциях обсадных труб делают заключение о положении пластов-коллекторов и изменении их положения с течением времени. Зона с повышенной относительно нормального поля проводимостью идентифицируется как зона проникновения ЖРО, по которой судят о путях их преимущественного распространения.

В зависимости от технологических возможностей при реализации способа электрический заряд может осуществляться в обсаженной наблюдательной скважине, близлежащей к обсаженной нагнетательной скважине 3.

Теоретическое обоснование патентуемого способа иллюстрируется графиками, представленными на фиг. 2-5.

Для расчетов использовался новый разработанный авторами аппарат математического моделирования электрических полей в сложно построенных трехмерных средах.

На фиг. 2 приведены графики градиента потенциала ΔV по профилю, пересекающему проекцию двух проводящих объектов. При этом размер нижнего объекта превышает примерно в 2,2 раза размеры верхнего объекта. На фиг. 3 - то же, но при размерах верхнего объекта, превышающих размеры нижнего примерно в 2,2 раза. В обоих случаях нижний пласт-коллектор залегает на глубине 400-477 м, а верхний на глубине 189-236 м. При расчетах учтено сопротивление железной трубы и бурового раствора.

Как видно из приведенных ни фиг. 2 и 3 графиках, наличие проводящих слоев-коллекторов четко выделяется понижением величины ΔV относительно нормального поля и совпадением с ним за пределами проекции объекта. Проекция края верхнего и нижнего объектов выделяется градиентной зоной перед локальным максимумом графика ΔV. Более четкая картина выделения края нижнего и верхнего пластов-коллекторов наблюдается при размерах верхнего объекта меньших, чем размеры нижнего (фиг. 2). В данном случае оба объекта отражаются по максимуму градиента потенциала.

На фиг. 4 приведены практические результаты реализации способа согласно изобретению. На контролируемой территории, включающей ряд обсаженных нагнетательных и ряд наблюдательных скважин, производился заряд в двух нагнетательных скважинах на уровнях известных пластов коллекторов на глубине 220 м и 460 м. Измерения градиента потенциала ΔV проводили в двух обсаженных наблюдательных скважинах А-1 и А-2, расположенных на удалении от нагнетательных примерно на 1,3 км. В скважине А-1 измерения проводились дважды с интервалом в один год. Анализ графиков показывает следующее. В скважине А-1 градиент потенциала ΔV резко возрастает в области нижнего пласта-коллектора. При этом сравнение наблюдений 2000 и 2001 годов свидетельствует о достаточно резком изменении проводимости или размеров объекта, что соответственно свидетельствует о том, что здесь находится путь распространения ЖРО. Измерения в скважине А-2 не показали резких изменений градиента потенциала ΔV, что в свою очередь свидетельствует об отсутствии распространения ЖРО в этом направлении.

На фиг. 5 приведены результаты измерений на данной территории на дневной поверхности по профилю, удаленному примерно на 1 км от нагнетательных скважин. Данный график демонстрирует достаточно четкое выделение западного края (точка В1) верхнего объекта по градиентной зоне перед максимумом графика ΔV. В восточном направлении край объектов определяется по совпадению полученных данных (графиков) с нормальным полем (точка В2). Существенных изменений положения края ЖРО в течение 2000-2001 годов не наблюдается.

В целом, проведенные исследования подтвердили возможность и эффективность применения измерений в обсаженных скважинах и наземно-скважинных наблюдений для слежения за плановым положением контура распространения ЖРО в пластах-коллекторах для мониторинговых целей.

Предлагаемый способ является более эффективным по сравнению с известными, так как позволяет получать более полную, опережающую информацию об экологическом состоянии мест захоронения радиоактивных отходов.

Использование: для прослеживания и мониторинга жидких радиоактивных или химических отходов (ЖРО). Сущность: используют сеть обсаженных нагнетательных скважин, через которые в пласты-коллекторы закачивают минерализованные жидкие радиоактивные отходы, и сеть обсаженных наблюдательных скважин. Осуществляют электрический заряд в обсаженных нагнетательных или в близлежащих наблюдательных скважинах путем последовательного размещения питающего электрода на уровне каждого из пластов-коллекторов с минерализованными жидкими радиоактивными отходами. Наблюдения осуществляют по стволу по меньшей мере одной наблюдательной обсаженной скважины, расположенной в контролируемом районе, и/или по сети профилей на дневной поверхности. Выделение контура залежи жидких радиоактивных отходов осуществляют на основе сопоставления результатов измерений градиента потенциала электрического поля с расчетными полями нормального поля с учетом зарядов в конкретных конструкциях обсадных труб обсаженных скважин. Технический результат - повышение эффективности способа за счет получения более полной опережающей информации об экологическом состоянии мест захоронения радиоактивных отходов. 5 ил.

Способ слежений за плановым положением контура жидких радиоактивных отходов, включающий использование сети обсаженных нагнетательных скважин, через которые в пласты-коллекторы закачивают минерализованные жидкие радиоактивные отходы, и сети обсаженных наблюдательных скважин, отличающийся тем, что осуществляют электрический заряд в обсаженных нагнетательных или в близлежащих наблюдательных скважинах путем последовательного размещения питающих электродов на уровне каждого из пластов-коллекторов с минерализованными жидкими радиоактивными отходами, при этом наблюдения осуществляют по стволу по меньшей мере одной обсаженной наблюдательной скважины, расположенной в контролируемом районе, и/или по сети профилей на дневной поверхности, а выделение контура жидких радиоактивных отходов осуществляют на основе сопоставления результатов измерений градиента потенциала электрического поля с расчетными полями нормального поля с учетом зарядов в конкретных конструкциях обсадных труб обсаженных скважин.