Способ ликвидации загрязнения подземных вод Советский патент 1993 года по МПК E03B3/06 

Изобретение относится к охране подземных пресных вод от загрязнения и может быть применено в горнодобывающей промышленности при скважинной разработке месторождений.

Цель изобретения - локализация источника загрязнения и ускорение очистки зоны загрязнения.

Указанная цель достигается описываемым способом, включающим закачку в водо- носный пласт пресной воды через нагнетательные скважины и отбор загрязнений.

Новым является то, что перед закачкой пресной воды устанавливают ареал загрязнения, а нагнетательные скважины размещают на главной линии тока ареала

распространения загрязнения между источником загрязнения и областью разгрузки, причем закачку пресной воды осуществляют с напором, большим напора источника загрязнения, но меньшим напора на границе области питания при размещении нагнетательных скважин от источника загрязнения на расстоянии большем расстояния между скважиной и ближайшей к источнику загрязнения границей е.е области захвата.

На фиг. 1 представлена схема ареала зоны загрязнения и линии тока пресных вод; на фиг. 2 - график изменения напора подземных вод по пласту в естественных условиях; на фиг. 3.-- схема локализованной зоны загрязнения и линии тока пресных вод

ы

при осуществлении предлагаемого способа; на фиг. 4 - график изменения напора в различных зонах пласта; на фиг. 5 - геологический профиль участка загрязненного подземного водоносного пласта; на фиг. 6 - график изменения содержания хлоридов в роднике во времени.

На фиг. приняты следующие обозначения: Нп - напор на границе области пита- ния, Нз - напор источника загрязнения, Нд - напор в нагнетательной скважине.

Способ осуществляют в следующей последовательности..

На залежи пресной воды проводят исследование скважин. Определяют параметры пласта..Отбирают пробы воды. Проводят электроразведку. Строят карты ареала загрязнения и геологические профили. Определяют напор на границе области питания и зоны источника загрязнения. Исследования проводят через сеть наблюдательных скважин или используют скважины нефтедобычи.

Рассмотрим осуществление предлагаемого способа на примере залежи пресной воды, которая подвергалась загрязнению хлоридами.

По результатам электроразведки было выявлено, что фильтрационный поток с хлоридами формируется в зависимости от коллекторной характеристики пласта и направления естественного стока воды (фиг. 1). Загрязненный поток в большей степени скатывается по главной линии тока (по зонам наименьших фильтрацирнных сопротивлений), загрязняя пресную воду в роднике. Наибольшая концентрация хлоридов наблюдается на главной линии тока ареала загрязнения. Сам источник загрязнения не обнаруживается. Предполагаемая зона его нахождения круг радиусом 200 м.

Исследованиями определяют глубину залегания загрязненной залежи и напор в различных точках пласта (фиг, 2).

По результатам исследования приступают к использованию предлагаемого способа.

На расчетном расстоянии от зоны источника загрязнения на главной линии тока ареала загрязнения размещают нагнетательную скважину (Ms 1). Производят обустройство и осуществляют в нее закачку пресной воды с напором большим, чем напор источника загрязнения. При этом давление в зоне с наибольшей загрязненностью повышается. При повышении напорч из-за увеличения градиента давления между нагнетательной скважиной и родником скорость фильтрации в загрязненной части пласта возрастает.

Избирательное увеличение скорости фильтрации только в загрязненной части приводит к ускорению ее очистки.

По мере закачки жидкости между нагнетательной скважиной и источником загрязнения градиент давления постепенно снижается и становится равным нулю (фиг. 4). Фильтрация в этой части пласта затухает и тем самым источник загрязнения локализуется. При закачке с большим напором, чем напор источника загрязнения, пртокоразде- ляющая граница между закачиваемой в нагнетательную скважину пресной водой и источником загрязнения находится между

ними (линии А, фиг. 3). При закачке пресной воды образуется область захвата нагнетательной скважины (№ 1). Поэтому нагнетательную скважину необходимо размещать на определенном расстоянии от ближайшей

границы зоны источника загрязнения к роднику, чтобы область захвата нагнетательной скважины не заходила за источник загрязнения. В противном случае пресная вода будет проникать за источник загрязнения и,

если он не ликвидирован, очистка зоны загрязнения не произойдет.

Количество вводимых нагнетательных скважин зависит от площади загрязнения, градиента естественного потока и коялекторской характеристики водоносного пласта. При незначительной приемистости и большом ареале загрязнения количество нагнетательных скважин увеличивается. Напор в области закачки пресных вод

должен быть меньше напора на границе области питания, В противном случае фильтрация будет происходить против естественного стока пресных вод и ареал загрязнения распространится по всему плаСту.

В процессе проведения работ по ликвидации области загрязнения подземных вод проводят исследования по выявлению источника загрязнения путем;

обследования технического состояния наземных и подземных сооружений; .

вертикального электрического зондирования;

закачки индикаторов и др.

После обнаружения источника загрязнения он ликвидируется. Последующим увеличением объема закачки пресной воды в нагнетательную скважину и увеличением области захвата зона локализации очищается от загрязнения.

Пример конкретного выполнения. Осуществление предлагаемого способа рассмотрим на примере опытных работ по очистке загрязненного родника у лесничества. Поташная поляна ТССР (фиг. 1. 5). В

1984 г. из-за утечек сточной воды в системе нефтедобычи началось загрязнение родника. Содержание хлоридов в роднике нарастало и в 1987-1988 г. оно составило 713-830 мг/л (фиг. 6)..

Дебит загрязненного родника составлял 150 м3/сут. Проведенными электроразведкой и геофизическими исследованиями скважин был определен ареал загрязнения подземных вод и параметры пласта. Было установлено, что водоносный пласт, залегающий на глубине 70 м, загрязнен сточными водами. Пласт представлен крупнозернистыми песчаниками. Толщина водоносного пласта составляет 9 м. Скорость движения подземных вод, определенная по скважинам, составляет 1,0 м/сут. (коэффициент фильтрации). (Область питания родника находится на расстоянии 2500 м от родника. Между областью питания и родником нахо- дятся разводящие водоводы и скважины нефтедобычи со сточной водой. Предполагаемый источник загрязнения находится на расстоянии 1130-1530 м. На ареале загрязнения был выделен след наибольшей кой- центрации осолонения.

Согласно предлагаемому способу междузоной источника загрязнения и родником с учетом расчетной области захвата пробу- рили нагнетательную скважину.

/По зависимости, приведенной в книге В. М.Голберг и С.Газда Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения, М., Недра, 1984, с. 60 положение области захвата нагнетательной скважины определили по формуле

У. Q

ЛА 2лгт к -1е

где Q 312 м3/суг - приемистость пласта (определяется по данным пробной закачки);

m 9 м - средняя толщина водоносного пласта,

К 1,0 м/сут - коэффициент фильтрации,

: fe 0,024 м/м-градиент естественного стока:

-3,14 -9 -0,024 1,0 230м

С учетом ближайшей границы зоны источника загрязнения (1130 м) и расчетной области захвата (230 м) на расстоянии 900 м от родника (1130-230) была введена под закачку пресной воды (р. Кама) скв. № 1 (фиг. 5). Закачку воды проводили в течении 11 мес. Было закачано 111 тыс. м воды с напором Нд 20-26 м, напор в области питания Нп 60 м, напор источника загрязнения Нз - 27-37 м, Содержание хлоридов снизились до величины ниже предельно-допустимой концентрации (350 мг/л). Произведенными детальными обследованиями технического состояния колонн был выявлен и ликвидирован источник загрязнения (скв..№ 2). Увеличением объемов закачки в скв. № 1 до 580 м3/сут гона локализации была очищена.

Для очистки родника от хлоридов естественным путем после ликвидации источника загрязнения потребуется 5,6 лет (определено расчетным путем). Суммарный отбор воды из родника за 5, 6 лет составил бы 306,6 тыс. м .

Сокращение времени очистки зоны загрязнения составит 4,7 лет (5,6-0,9), где 5, 6

лет естественный путь, 0,9 .„ мес - пред; I Ј MOL

лагаемык рпособ.

Ф ормула изобретения

Способ ликвидации загрязнения .подземных вод, включающий закачку в водоносный пласт пресной воды -через нагнетательные скважин 1 и отбор загрязнений, отличающийся тем, что перед закачкой пресной воды устанавливают ареал загрязнения, а нагнетательные скважины размещают на главной линии тока ареала распространения загрязнения между источ- ником загрязнения и областью разгрузки, причем закачку пресной воды осуществляют с напором, большим напора источника загрязнения, но меньшим напора на границе области питания при размещении нагне- тзтельных скважи.н от источника загрязнения на расстоянии, большем расстояния между скважиной, и ближайшей к источнику загрязнения границей ее области захвата. .

Условные обозначения:

ЕЕЭ известняки

глины мергели пресние води

Использование: охрана подземных пресных вод от загрязнения и горнодобывающая промышленность при скважинной разработке месторождений. Сущность изобретения: устанавливают ареал загрязнения и производят закачку в водоносный пласт пресной воды через нагнетательные скважины, которые размещают на главной линии тока ареала распространения загрязнения между источником загрязнения и областью разгрузки, причем закачку пресной воды осуществляют с напором, большим напора источника загрязнения, но меньшим напора на границе области питания при размещении нагнетательных скважин от источника загрязнения, на расстоянии, большем расстояния между скважиной и ближайшей к источнику загрязнения границей ее области захвата. 6 ил.