Исследование и разработка технологии создания подземных резервуаров в многолетнемёрзлых породах

• Автор: Шергин, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 - ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫХ ПОРОДАХ СПОСОБОМ СКВАЖИННОЙ ГИДРОДОБЫЧИ
1.1 Инженерно-геологическая и геокриологическая оценка криолитозоны и полуострова Ямал

1.2 Опыт использования подземного пространства криолитозоны для

строительства подземных сооружений

1.3 Сравнение других способов утилизации и ликвидации отходов

бурения, преимущества подземного захоронения

1.4 Метод скважинной гидродобычи и технология создания подземных

резервуаров в многолетнемёрзлых осадочных породах для захоронения отходов бурения

1.5 Обзор существующих методик определения параметров создания

подземных резервуаров в многолетнемёрзлых породах и
прогнозирования их развития
1.6 Опыт и проблемы создания подземных резервуаров
1.7 Обзор исследований влияния природных и технологических факторов на размываемость мёрзлых песчано-глинистых пород
1.8 Выводы, цели и задачи исследований
ГЛАВА 2 - ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ НА РАЗМЫВАЕМОСТЬ МЁРЗЛЫХ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ПОРОД И НА ПРОЦЕСС СОЗДАНИЯ В НИХ ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
2.1 Исследование механизма разрушения мёрзлых осадочных пород
в воде
2.2 Влияние геологического строения массива мёрзлых песчаноглинистых пород на развитие подземного резервуара
2.2.1 Развитие подземного резервуара в мёрзлом песчаном массиве
2.2.2 Развитие подземного резервуара в массиве многолетнемёрзлого песчаного грунта с пропластками суглинка
2.3 Выводы

2.4 Методика определения приведённой скорости и удельной теплоты
разрушения мёрзлых осадочных пород в воде
ГЛАВА 3 - ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА РАЗВИТИЕ ФОРМЫ ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
3.1 Влияние основных технологических параметров на развитие
геометрии подземных резервуаров
3.2 Влияние температуры и производительности подачи теплоносителя
на распределение температуры воды по высоте подземного резервуара
3.3 Выводы по главе
ГЛАВА 4 - МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНОГО РЕЗЕРВУАРА
4.1 Методика определения параметров создания подземного резервуара
4.2 Применение методики для создания подземного резервуара в
натурных условиях
4.3 Расчёт устойчивости подземной выработки-ёмкости в
многолетнемёрзлых осадочных породах
4.4 Оценка эффективности предлагаемых решений
4.5 Выводы
Заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - Методика определения приведённой скорости и удельной теплоты разрушения мёрзлого грунта при тепловом воздействии воды, заполняющей подземный резервуар
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - Методика определения технологических параметров создания подземных резервуаров

ВВЕДЕНИЕ
Регионы распространения многолетнемёрзлых пород представляют большой интерес для нефтегазовой отрасли России. В настоящее время активно ведётся разведка и освоение горючих полезных ископаемых на территории Западной Сибири и Крайнего Севера. Полуостров Ямал по своим ресурсам является одной из основных сырьевых баз развития топливного комплекса России на долгосрочную перспективу. К настоящему времени здесь открыто более 25 нефтегазоконденсатных месторождений.
Общий объём отходов от бурения, запланированного на месторождениях полуострова Ямал на ближайшие 10 лет, составляет около
1,5 млн. м3. Утилизация и ликвидация таких объёмов является важной хозяйственной задачей. Существующие способы обращения с отходами: закачка и складирование отходов в поглощающих горизонтах и шламовых амбарах, химическая переработка и утилизация влекут за собой значительные финансовые затраты или не соответствуют установленным экологическим нормам.
Одним из перспективных способов обращения с отходами бурения является их размещение в подземных резервуарах, создаваемых в многолетнемёрзлых породах методом скважинной гидродобычи. Практика показывает, что на сегодняшний день данный способ является наиболее эффективным и экономичным, а таюке наименее трудозатратным. Отходы бурения в подземном резервуаре с течением времени переходят в твёрдомёрзлое состояние и не оказывают негативное влияние на окружающую среду. Наряду с закачкой отходов бурения в данных подземных резервуарах, благодаря их герметичности, возможно хранение жидких углеводородов.
Сложные взаимосвязанные физико-химические процессы, протекающие в подземном резервуаре при реализации указанной технологии, обусловливают необходимость постановки и решения задач прогнозирования и управления развитием формы резервуара. Для эффективного управления процессом

конусообразное дно, откуда шнеком подавали в бункер для сбора и хранения. Нагрев и подчу воды в ороситель осуществляли за счёт нагнетания вентилятором отработанного теплоносителя и пара, которые постоянно удаляли из распылительной сушильной камеры. В процессе горения топлива образовывались загрязняющие атмосферу сернистые соединения. Поступая в ороситель с отработанным теплоносителем, они взаимодействовали с подогретой жидкостью и образовывали водные сернистые соединения, что предотвращало загрязнение атмосферы.
Данная установка экономически выгодна лишь при нейтрализации отработанных буровых растворов, а не сточных вод. Исследования химической коагуляции показали эффективность данного метода. Они позволили установить активность реагентов коагулянтов в среде буровых сточных вод. Данный способ коагуляции нашёл большое распространение в очистке буровых сточных вод при морском бурении. Институт Гипроморнефтегаз разработал технологию коагуляции буровых сточных вод повышенной минерализации с помощью литиевых и натриевых солей сополимера малеинового ангидрида со стиролом. Подобные исследования проводились и Дальневосточной морской нефтегазоразведочной экспедицией глубокого бурения. Коагулянтом в этом случае применяли широко распространённый сульфат алюминия с концентрацией 10%. Полученные результаты характеризуются как довольно эффективные [72].
В США буровые сточные воды тоже нейтрализовали химическими реагентами. В состав очистных сооружений входили ёмкости объёмом 150-320 м3 для смешивания химических реагентов, отстойники и центрифуги. Параметры очищенной жидкости по взвешенным веществам не превышали 50 мг/л, по нефтепродуктам - 15 мг/л, по растворенным веществам - 3 г/л.
В объединении Укрнефть была разработана установка очистки сточных вод, которая прошла испытания на буровых Борисоглебского УБР в режиме очистки буровых сточных вод методом химической коагуляции и покаскадного