СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ ШЛАМОВЫХ ОТХОДОВ В ЭКСПЛУАТИРУЕМОЙ ПОДЗЕМНОЙ СОЛЯНОЙ КАМЕРЕ Российский патент 2017 года по МПК B65G5/00 

Изобретение относится к технологии захоронения шламовых отходов в эксплуатируемой соляной камере.

Известны способы захоронения отходов как в действующих, так и в отработанных камерах (СССР, авт. св. №605432, Е21В 43/28, 12.07.76; США, патент №4596490, В65G 5/00, 24.06.86), в которых в соляную камеру подают различные отходы химических производств с плотностями, превышающими плотность насыщенного рассола. Способ по авт. св. №605432 может быть реализован только при наличии двух и более взаимодействующих камер, соединяемых каналом у кровли продуктивного пласта.

Недостатком способа, охраняемого патентом №4596490, является сложность образования двух взаимодействующих камер определенных размеров, располагаемых одна над другой, и техническая невозможность изоляции нижней камеры отверждающим герметиком.

Известный способ складирования жидких отходов в подземные камеры (ФРГ, патент №3141885, В65G 5/00, 22.10.81) предусматривает использование подземной соляной камеры для хранения жидких отходов. Согласно способу жидкие отходы попадают в верхнюю часть камеры при одновременном вытеснении соответствующего количества рассола из нижней части камеры. Способ имеет следующие недостатки: подача отходов в верхнюю часть камеры приводит к взмучиванию, перемешиванию и всплытию шламовых частиц, что предопределяет необходимость временного прекращения закачки жидких отходов для отстоя и разделения жидкостей по плотностям; в статической (центральной) зоне камеры не обеспечиваются условия свободного осаждения для твердых неорганических соединений, направляемых в камеру; перемешивание отходов с рассолом не позволяет извлечь полностью полезный компонент из камеры.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ захоронения шламовых отходов в подземных соляных камерах (патент РФ 2099263, B65G 5/00, 1997.12.20). Способ включает захоронение отходов в виде шламовой суспензии с плотностью, превышающей плотность вытесняемого рассола. Отходы подают в камеру через одну колонну, а рассол извлекают при этом через другую колонну труб. Плотность шламовой суспензии доводят до значений, находящихся в пределах 1230-1400 кг/м³ и подают с производительностью, определяемой соотношением скоростей осаждения шлама и вытеснения рассола в пределах 140-640, при этом низ шламоподающей колонны устанавливают на уровне, соответствующем середине интервала низких температур в камере. Недостатками данного способа являются смешивание подаваемых отходов с вытесняемым рассолом, невозможность вести добычу рассолов одновременно с процессом утилизации отходов.

Задачей предлагаемого изобретения является комплексная отработка месторождения одновременно с захоронением образующихся шламовых отходов.

Поставленная задача достигается тем, что в подземной выработке создают три технологические зоны. В верхнюю часть подают растворитель с производительностью, обеспечивающей формирование насыщенных рассолов и вытеснение их на поверхность. Одновременно в нижнюю часть подают шламовые отходы с плотностью, превышающей плотность насыщенных рассолов, и скоростью не ниже 0,2 м/сек. Для предотвращения перемешивания растворов в центральной части камеры создают буферную зону, обеспечивающую сохранение границы раздела фаз и устойчивую стратификацию жидкостей.

Реализация предлагаемого способа как технического решения заключается в следующем (рисунок 1).

Рассолодобычную скважину, имеющую конструкцию в виде основной тампонажной (1), водоподающей (2), рассолозаборной (3) колонн, оборудуют центральной шламоподающей колонной (4), в которую подают шламовые отходы со скоростью не менее 0,2 м/сек.

Отработку запасов известным способом производят в зоне формирования раствора (высотой h_p) и получаемые рассолы вытесняют на поверхность остаточным напором через рассолозаборную колонну.

Для исключения перемешивания получаемых насыщенных рассолов ниже башмака рассолозаборной колонны создают буферную зону, высота которой (h_б) зависит от мощности отрабатываемой соли.

Башмак шламоподающей колонны устанавливают в зоне размещения шламовых отходов (h_ш).

Соотношение между технологическими зонами обеспечивается при значениях h_р:h_б:h_ш=1:0,5:0,25 при подаче шламовых отходов со скоростью не ниже 0,2 м/с.

Применение способа захоронения шламовых отходов обеспечивает следующие преимущества:

- возможность одновременной отработки запасов и захоронения шламовых отходов;

- доизвлечение получаемых рассолов (увеличение коэффициента извлечения запасов);

- сокращение объемов складирования шлама на поверхности.

Способ осуществления изобретения подтвержден экспериментально на основе физического моделирования процесса с соблюдением геометрического подобия модели и натуры. В качестве натуры взята подземная камера высотой 80 м и радиусом 50 м, создаваемая в толще каменной соли с производительностью 30 м³/час по рассолу и 3 м³/час по закачиваемой шламовой суспензии плотностью 1,3 т/м³. В качестве модели использована стеклянная прямоугольная емкость высотой 500 мм и размерами 200×200 мм (рис. 2). Внутри емкость обклеивалась пластинами каменной соли толщиной 25 мм (5), потолок - толщиной 80 мм (6). В центре емкости оборудован оголовок скважины, имитируемый набором трубок: водоподающая - ∅12 мм (7), рассолозаборная - ∅8 мм (8), шламоподающая - ∅5 мм (9). Емкость заполнена насыщенным рассолом.

В верхнюю часть емкости (h_p), в межтрубье ∅12 мм и ∅8 мм, подавали пресную воду, в нижнюю (h_ш), по трубке ∅5 мм, мелкодисперсный шлам с рассолом в соотношении Т:Ж=1:5÷6.

Разнос трубок по высоте подобран таким образом, чтобы не происходило перемешивания подаваемых в емкость растворителя и шлама, т.е. в средней части емкости искусственно создана буферная зона (h_б).

Визуальные наблюдения показали растворение пластин соли в верхней части емкости, а струя шламовой суспензии при соотношении плотностей ρ_ш>ρ_расс. опускается, сохраняя свои контуры, и создает у дна камеры (ниже конца шламоподающей трубки) почти горизонтальный слой осадка (10).

Способ захоронения шламовых отходов с плотностью, превышающей плотность образуемого рассола, в эксплуатируемой соляной камере включает оборудование скважины концентрически расположенными водоподающей, рассолоподъемной и шламоподающей колоннами труб, подачу в камеру растворителя и отходов, извлечение рассола. В подземной выработке создают три технологические зоны: зону формирования насыщенных рассолов (h_p), буферную зону (h_б), зону размещения шламовых отходов (h_ш) с соотношением между ними h_p:h_б:h_ш=1:0,5:0,25 и с подачей шламовых отходов в зону размещения со скоростью не ниже 0,2 м/сек. Изобретение обеспечивает одновременную отработку полезного ископаемого и размещение шламовых отходов. 2 ил.

Способ захоронения шламовых отходов с плотностью, превышающей плотность образуемого рассола, в эксплуатируемой соляной камере, включающий оборудование скважины концентрически расположенными водоподающей, рассолоподъемной и шламоподающей колоннами труб, подачу в камеру растворителя и отходов, извлечение рассола, отличающийся тем, что для одновременной отработки полезного ископаемого и размещения шламовых отходов в подземной выработке создают три технологические зоны: зону формирования насыщенных рассолов (h_p), буферную зону (h_б), зону размещения шламовых отходов (h_ш) с соотношением между ними h_p:h_б:h_ш=1:0,5:0,25 и с подачей шламовых отходов в зону размещения со скоростью не ниже 0,2 м/сек.