способ захоронения промышленных отходов в подземных соляных камерах через скважины, оснащенные трубопроводами

Формула изобретения

Способ захоронения промышленных отходов в подземных соляных камерах через скважины, оснащенные трубопроводами, включающий подачу отходов в виде жидкостей с плотностью, превышающей плотность вытесняемого рассола через трубопроводы в нижнюю часть отработанной камеры и извлечение рассола через трубопроводы из камеры, отличающийся тем, что отходы в камеру подают отдельными порциями, объем которых в 10 21 раз меньше свободного от нерастворимых обломков объема камеры, при этом отходы подают непрерывной струей при постоянной производительности, оцениваемой критерием Ричардсона, значения которого должны находиться в пределах 0,1 1,8, а рассолоподъемную колонну устанавливают так, что расстояние между потолком камеры и низом рассолоподъемной колонны не должно превышать 2,0 м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии захоронения промышленных отходов в подземных камерах и может быть использовано, например, при захоронении отходов химических производств в выработках, образованных растворением пластов каменной соли, через буровые скважины.

Известны способы подземного растворения солей через буровые скважины с одновременным захоронением отходов как в действующих, так и в отработанных камерах (Патент США N 3724898, E 21 B 43/28, 29.05.71 и а.с. N 605432, E 21 B 43/28, 12.0676), в которых в соляную камеру подают различные отходы/жидкий хлор, сероуглерод, хлористый кальций и т.д./ с плотностями, превышающими плотность насыщенного рассола.)

Недостатком способа, охраняемого патентом N 3724898, является перемешивание подаваемых отходов с водными растворами солей, в результате чего жидкий хлор и сероуглерод, например при взаимодействии с водными растворами образует смесь соляной и хлорноватистой кислот, что приводит к интенсивной коррозии труб в камере и созданию условий для окислительных процессов. Для осуществления способа необходима сложная конструкция скважины.

Способ по а. с. N 605432 может быть реализован только для условий двух и более взаимодействующих камер. Известный "Способ складирования жидких отходов в подземные камеры (прототип, патент ФРГ N 3141885, B 65 G 5/00, 22.10.81) предусматривает использование соляной камеры для хранения жидких отходов, щелочных и кислотных, которые предварительно нейтрализуют на поверхности. Отходы могут содержать твердые вещества, нефтепродукты, а также пастообразные и битуминозные добавки. В процессе отстоя более легкую фракцию (нефтепродукты или чистый рассол) сразу вытесняют на поверхность. Согласно способу, жидкие отходы подаются в верхнюю часть камеры при одновременной откачке (вытеснении) соответствующего количества рассола из нижней части камеры.

Рассматриваемый способ имеет следующие недостатки:

подача отходов в верхнюю часть камеры приводит к взмучиванию и перемешиванию с находящимся там рассолом, что предопределяет необходимость отстоя и разделения жидкостей по плотностям;

подаваемые отходы производства буту вступать в физико-химическое взаимодействие с рассолом, вмещающими породами:

для твердых неорганических соединений, направляемых в камеру в виде отходов, должны обеспечиваться свободные условия осаждения в статической зоне камеры, что не предусмотрено прототипом;

перемешивание отходов с рассолом не позволяет полностью извлечь полезный компонент из камеры.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи по предотвращению физико-химического взаимодействия и перемешивания отходов химического производств с рассолом и вмещающими породами камеры и обеспечению доизвлечения находящегося в ней полезного компонента.

Поставленная задача решается следующим образом. Отходы производств с плотностью, превышающей плотность рассола, подают непрерывной струей порциями объемом с соотношением (где V_o- объем подаваемых отходов и V_ак активный объем камеры, объем камеры без нерастворимых пород) при постоянной производительности, оцениваемой в пределах 0,1 Ri кр. 1,8 (где R_iкр. критерий Ричардсона, g₀ ускорение свободного падения; h расстояние от точки подачи до дна камеры или уровня нерастворимых пород в ней; V скорость истечения отходов на выходе из колонны труб; _от-_p плотность отходов и рассола, соответственно), а низ рассолоотводной колонны располагают не ниже 1,5 2,0 м от потолка камеры.

Подобный способ захоронения отходов химических производств в камерах подземного растворения солей может применяться при использовании отходов, подача которых в камеру должна производиться с сохранением границы раздела фаз и устойчивой стратификацией жидкостей по высоте камеры.

По данному способу был проведен комплекс лабораторных и опытно-промышленных работ с хлорорганическими отходами /отходы ВХ/ АО "Саянскхимпром". Отходы представляют собой тяжелую подвижную маслянистую жидкость ²⁰ от 1,320 кг/м³ до 1,365 кг/м³ второго класса опасности, малорастворимую в воде.

Лабораторные исследования по взаимодействию с рассолом и карбонатными породами, присутствующими в камере, показали следующее:

рассол и отходы ВХ, взятые в отдельности, инертны по отношению к каменной соли и доломиту;

при контакте отходов ВХ с рассолом последний приобретает кислотные свойства и становится активным по отношению к карбонатным породам;

хлорорганические компоненты в процессе гидролиза накапливаются на глубину до 40 см от границы раздела фаз;

выделение кислоты в результате контакта отходов ВХ с рассолом приводит к образованию CO₂, который при давлении 20,0 МПа температуре 20^oC в подземной камере будет находиться в жидком агрегатном состоянии, однако с уменьшением давления CO₂ может выделяться в газовую фазу:

для случая истечения затопленной струи из бесконечно тонкой трубки (аналог соотношения продуктивной колонны труб и размеров камеры) компактность и устойчивость струи отходов обеспечивается условиями значений критерия Ричардсона в пределах 0,1 1,8.

Опытно-промышленные работы были проведены на скважине N 1 рассолопромысла АС "Саянскхимпром".

Камера скважины N 1 создана в интервале глубин 1709 1756 м, в пласте соли УШ-1. По данным локационных съемок, нижняя часть камеры завалена обрушившимися породами до отметки1724 м. Средний диаметр камеры составляет 65 м. Расчетный активный объем камеры равен 35 тыс.м³.

Конструкция скважины N 1 следующая:

направление 820 мм установлено до глубины 28 м;

кондуктор o 530 мм установлен на глубине 423 м и зацементирован;

основная обсадная колонна o 324 мм установлена на глубине 1278 м и зацементирована;

промежуточная колонна o 219 мм опущена на глубину 1630 м;

рабочая колонна o 146 мм опущена на глубину 1710,5 м;

рабочая колонна o 73 мм опущена на глубину 1722м.

Таким образом, рассолоподъемная колонна труб o 146 мм установлена так, что конец ее находится на 1,5 м ниже потолка камеры, колонна труб o 73 мм для подачи отходов на 2 м выше уровня нерастворимых пород.

Отходы в скважину подавались с постоянной производительностью 10 11 м³/ч порциями по 1,5 -2,5 тыс.м³/ч что в сочетании с другими факторами обеспечивало компактность струи и сохранение устойчивой границы раздела фаз (R_i.кр= 1,61). Работы были проведены в период 23.04.93-12.10.93. В течение этого времени в камеру было подано около 15,3 тыс.м³ отходов. Рассол вытеснялся через кольцевое пространство между колоннами труб диаметром 146 и 73 мм.

Содержание NaCl в рассоле осталось на прежнем уровне, значения концентрации Ca и Mg в нем несколько снизились до 2,7 кг/м³ и 0,35 кг/м³ соответственно. По данным химического анализа в течение всего периода закачки хлорорганические компоненты в вытесняемом рассоле отсутствовали.