Обоснование системы инженерной защиты водозаборов при загрязнении подземных вод углеводородами

• Автор: Куранов, Петр Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Обобщение мирового опыта го методам защиты
ПОДЗЕМНОЙ гидросферы от углеводородных загрязнений
1.1. Виды углеводородных загрязнений и особенности
ИХ МИГРАЦИИ
1.2. Методы извлечения углеводородных загрязнений
1.2.1. Извлечение легких нефтепродуктов
1.2.2. Извлечение тяжелых нефтепродуктов
1.3. Опыт ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Глава 2. Теория плановой напорно-безнапорной фильтрации
подземных вод и углеводородов
2.1. Уравнения фильтрации подземных вод и углеводородов
2.2. Уравнения состояния в задачах фильтрации подземных вод
и углеводородов
2.3 Оценка объемов свободных нефтепродуктов
2.4. Оценка объемов защемленных нефтепродуктов
2.5. Параметрическое обеспечение уравнений фильтрации
подземных вод и нефтяных углеводородов
2.5.1. Обобщение литературных данных по параметрическому обеспечению
2.5.2. Экспериментальные определения параметров
Ван Генухтена на капилляриметре и их результаты для
образцов трещиноватой среды
Глава 3. численное решение уравнений плановой фильтраций
подземных вод и свободных углеводородов
3.1. Методика численной реализации уравнений
плановой фильтрации
3.2. Калибровка численной модели
3.2.1. Напорная и безнапорная фильтрация к скважине
3.2.2. Расчет оптимальных параметров для извлечения
линзы нефтепродуктов
Глава 4. Моделирование процессов миграции углеводородных
ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ Г. НОВОКУЙБЫШЕВСКА
4.1. Природные условия территории вблизи
НОВОКУЙБЫШЕВСКОГО НПЗ
4.2. Характеристика углеводородного загрязнения в районе Новокуйбышевского НПЗ
4.2.1. Режимные наблюдения за динамикой углеводородного загрязнения
4.2.2. Динамика откачки нефтепродуктов
4.3. Принципы формирования базы данных на рассматриваемой территории
4.4. Методика обоснования проектных решений по локализации и ликвидации углеводородных загрязнений на примере техногенного месторождения В Г. НОВОКУЙБЫШЕВСКЕ
4.4.1. Численное моделирование защиты водозаборов
Г. НОВОКУЙБЫШЕВСКА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
4.4.2. Мероприятия по защите рек Татьянка и Кривуша
от углеводородного загрязнения
Основные выводы и предложения
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы: Углеводородные загрязнения подземных вод имеет широкое распространение во всем мире. В России проблема загрязнения нефтепродуктами почв и водоносных горизонтов в результате утечек из поверхностных и подземных хранилищ, развития различных нефтеперерабатывающих производств, потерь нефти при добыче и транспортировке приобрела катастрофический характер.
Без преувеличения можно сказать, что в районах практически каждой системы добычи, переработки, транспортировки и хранения нефти имеет место углеводородное загрязнение подземных вод или грунтов зоны аэрации. При этом степень загрязнения и его масштабы весьма различны. Так, например, в Республике Коми на территории Возейского нефтяного месторождения ГНК «Сокол» в 1997 году произошло загрязнение земель и водоемов нефтью вследствие разгерметизации нефтепроводов. В результате проведения экологического обследования месторождения выявлены 37 участков с нефтью на поверхности почвы с общей площадью 180 га, из которых около 130 га (71,4%) представляют наибольшую экологическую опасность. Предварительная оценка количества разлившихся нефтепродуктов по расчетам, проведенным на основании измерений, составляет более 80 тыс. м3. Кроме загрязнения почв нефтью, происходит их загрязнение токсичными солями. В непосредственной близости от мест аварий находятся озера, на поверхности которых в прибрежной зоне наблюдается пленка нефти. В береговой зоне озер произошла гибель древесной растительности и почвенного покрова, замазученность растений.
Причиной загрязнения территорий нефтепродуктами в районе г. Энгельса Саратовской области явились утечки из нефтепродуктов из складов ГСМ военной авиабазы при его хранении и перекачке. Здесь сформировались две значительные линзы нефтепродуктов с общим объемом около 25 тыс. м3 (18.3 тыс. тонн), на территории более 500 тыс. м2.
Примером загрязнения обширной городской территории в районе нефтеперерабатывающего завода может служить г. Новокуйбышевск Самарской

области. Здесь даже утверждены запасы техногенного месторождения нефти по категории С1 в объеме 1650 тыс. тонн на территории более 500 га.
По данным американского Агентства охраны окружающей среды (ЕРА) на январь 1987 г. в США имелось от 3 до 5 млн. подземных емкостей для хранения жидких нефтепродуктов и химических веществ [103]. Из них, по оценке того же агентства, от 100 до 400 тыс. емкостей с подводящими и отводящими трубопроводами дают утечки своего содержимого непосредственно в грунт, которое затем попадает в грунтовые воды, образует линзы и растекается по зеркалу подземных вод.
На Украине защита природной среды от нефтехимического загрязнения является одной из наиболее приоритетных природоохранных задач, что связано как с масштабами его распространения, так и с высокой токсичностью нефтепродуктов и продуктов их распада. На сегодняшний день в Украине 133 из 197 крупных водозаборов находятся в зонах существующих или потенциальных источников нефтехимического загрязнения. Более чем в 150 населенных пунктах сельской местности фиксируется нефтехимического загрязнение водоносных горизонтов - источников питьевого водоснабжения.
В последние десятилетия, как в России, так и за рубежом проведено большое количество исследований, связанных с изучением углеводородных загрязнений и разработкой проектов по очистке от них подземных вод. Практическая реализация как правило отставала от проектных решений. В последние годы из-за увеличения стоимости углеводородного сырья практические мероприятия, связанные с откачкой свободных нефтепродуктов стали опережать проекты.
Целью диссертационной работы является разработка методики обоснования проектных решений по локализации и ликвидации нефтяных загрязнений подземных вод техногенного характера путем строительства гидротехнических сооружений (дренажей различного типа) на базе исследования миграционных процессов углеводородов в пористых средах.

ВИДЫ РАБОТ И ОБОРУДОВАНИЯ Основные показатели Стоимость единицы Стоимость РАБОТ и ОБОРУДОВАНИЯ
производительностью 40 л/сек.
Трубы и оснастка 300 м ПВХ труб 0 5-10 см. $ 62.3/м. $ 18
Измерительное оборудование 1 набор приборов для определения характеристик потока и давления. $ 1700 $ 1
Разделитель фаз нефтепродукты/вода 1 объединенный отстойник, с пропускной способностью 55 л/мин $8400 $8
Резервуар для сбора нефтепродуктов Резервуар емкостью 1150 л. $550 $
Насос для перекачки нефтепродуктов 1 центробежный насос производительностью 20 л/мин $620 $
Резервуар для извлекаемой воды 2 резервуара, емкостью 2800 л. каждый $ 1100 $2
Насос для перекачки воды 1 центробежный насос производительностью 100 л/мин $722 $
Фильтр для воды 1 фильтр с пропускной способностью 100 л/мин $470 $
Транспортные расходы Транспортировка персонала и оборудования $5000 $5
Прочие расходы 20% от расходов на подготовку участка, оснащение и транспортировку $21
Общая сумма капитальных затрат $131
Эксплуатация и обслуживание 90% от общего времени, 648 ч/мес Ежемесячные эксллуатацио иные затраты
Электроэнергия 10 кВт $0.08/кВт- час $
Опробование и контроль 9 анализов проб воды в месяц $800/анализ $7
Утилизация стоков воды 6200 л/сут. $0.8/1000 л. $
Обслуживание 20 ч/мес $50/час $1
Отчетность ежемесячный и заключительный отчет $2400/мес. $2
Общая сумма ежемесячных эксплуатационных затрат $ 11268/мес.
Сумма капитальных затрат и эксплуатационных затрат за 6 мес. $ 198
В такой системе, в каждой эксплуатационной скважине насос устанавливался таким образом, чтобы его фильтр располагался непосредственно под требуемым уровнем флюида. При расчете стоимости предполагалось использование погружного центробежного насоса. Детекторы уровня, соединенные с контроллером насоса, позволяют автоматически выключать насос при подъеме уровня воды до его фильтра или при срабатывании линзы углеводородов. Насос находится на фиксированной глубине и его расположение в скважине может изменяться только вручную. Положение насоса корректировалось при изменении уровня грунтовых вод.