CC BY
71
ДЗЕМНОЕ РАСТВОРЕНИЕ СОЛЕИ
■
^В.И. Салохин, А.С. Хрулев, ■ Д.В. ■ Каналин, 2000 ■
УДК 553.631:543.3:69.035.4
В.И. Салохин, А.С. Хрулев, Д.В. Каналин
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ НЕРАСТВОРИМЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ПОДЗЕМНОГО РЕЗЕРВУАРА
Д
ля проектирования наземного
комплекса сооружений по очистке и утилизации рассолов, извлекаемых при строительстве подземных резервуаров, необходимо определить гранулометрический состав и количество нерастворимых включений в поднимаемом рассоле, динамику изменения их содержания в процессе размыва подземного резервуара и количество удаляемых или утилизируемых нерастворимых включений, накапливающихся на очистных сооружениях.
Объем образующегося на дне резервуара нерастворимого осадка уменьшает полезную емкость создаваемого хранилища и влияет на выбор интервала установки рассолоподъемной колонны.
Методика расчета параметров процесса осаждения нерастворимых включений состоит из следующих этапов:
1. Определение общего количества нерастворимых включений по этапам отработки (гид-ровруб, ступени отработки) и по подземному резервуару в целом.
Общее количество нерастворимых включений Робщ определяется исходя из объема соли, растворяемого на каждом этапе отработки выработки МР, умноженном на среднее геологическое содержание нерастворимых включений в интервале растворения КО
Робщ = мс * ко
2. Определение количества нерастворимых включений, на-
ходящихся во взвешенном состоянии и поднятых на поверхность при создании гидровруба или каждой ступени и по подземному резервуару в целом.
Для этого определяется содержание нерастворимых включений в подземном резервуаре на уровне башмака рассолоподъемной колонны в зависимости от кинетики осветления на начало, конец отработки и в среднем по ступени К.
В общем случае содержание нерастворимых включений в рассоле может быть определено из кривых кинетики осветления рассола, получаемых при лабораторных исследованиях.
При пересчете на натурные значения скорости осаждения необходимо вводить поправку на плотность рассола, соответствующую данной ступени размыва по формуле Стокса.
Так же необходимо вводить температурную поправку на вязкость рассола в натурных и лабораторных условиях.
Исходная концентрация нерастворимых включений в рассоле на данной ступени растворения Кр определяется как произведение концентрации рассола Ср на содержание нерастворимых включений в массиве каменной соли Ко'. Кр' = Ко' * Ср
Скорость оседания нерастворимых включений (гидравлическая крупность) W определяется как отношение высоты ступени от кровли резер-вуара до башмака рассолоподъемной колонны H' к времени осаждения Тос W = H/Тос
В свою очередь время осаждения Тос определяется как отношение объема подземного резервуара VP на начало или конец отработки ступени к расходу по поднимаемому рассолу на данной ступени Q'.
Тос = Vp'/ Q
Для резервуаров первой очереди Волгоградского ПХГ может быть использована эмпирическая формула, полученная по данным лабораторных исследований. К=КРСрехр{-1,42(КоСрТ/H}015, г/л
Количество нерастворимых включений, находящихся во взвешенном состоянии и поднятых на поверхность Рвпод ' определяется произведением среднего содержания нерастворимых включений в рассоле К', расхода поднимаемого рассола Q' и времени отработки ступени T Рвпод = Кст * Q' * Т'
Общее количество поднятых нерастворимых включений, находившихся во взвешенном состоянии при создании подземного резервуара, определяется суммой на всех ступенях растворения.
Рв под = ZPe под
3. Определение количества осевших на дно резервуара нерастворимых включений Росев..
Количество осевших нерастворимых включений определяется для каждой ступени растворения и резервуара в целом по разности между общим количеством нерастворимых включений Робщ и количеством нерастворимых включений, находящихся во взвешенном состоянии и поднятых на поверхность Рв под.
Росев = Робщ - Рв под
4. Определение количества поднятых на поверхность нерастворимых включений, из массы осевших на дно подземного резервуара нерастворимых включений Ропод .
Таблица
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОСАЖДЕНИЯ НЕРАСТВОРИМЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ ДЛЯ РЕЗЕРВУАРА В У РИТМОПАЧКЕ ВОЛГОГРКАДСКОГО ПХГ
№ ступени 1 2 3 4 б 6 7 8 Е
Высота ступени, м 2 4 19 16 7,5 15,5 23,5 32,5
Расход рассола, м3/ч 50 50 80 80 43 61 50 43
Время отработки ступени, ч 380 2358 1600 3002 4058 4183 3340 2345
Время осаждения, ч 2,0 38,0 206,3 510 1628 1818 2756 3581
Масса соли, т 216 3888 31536 52488 63072 88344 58104 34992 332640
Содержание НВ в соли, кг/т 151,9 103,6 140,8 140,8 159,5 133,5 130,1 149,5
Концентрация рассола, кг/м3 10,5 34 234 215 306 306 306 306
Содержание НВ в рассоле, кг/м3 0,370 0,312 1,094 0,569 0,167 0,266 0,265 0,287
Масса поднятой взвеси, т 0 0 140 136,7 29,1 67,9 44,2 28,9 446,8
Масса осевших н.в., т 32,8 402,8 4300,3 7253,7 10030,9 11726 751 5,1 5202,4 46464
В том числе поднятых, т 0 0 1746 1321,3 0 0 0 0 3067,3
Оставленных на дне, т, У т 32,8 ■30 я 402,8 Л R 2554,3 оояа о 5932,4 яаоо q 10030,9 л aaR-i о 11726 ■зп«7а о 7515,1 ■зя-іа/і q 5202,4 /IQQQR 7 43396,7
Это количество определяется по разности объемов осевших нерастворимых включений для каждой ступени растворения Vосев и объема нерастворимых включений находящихся ниже башмака рассолоподъемной колонны под углом естественного откоса V^m, умноженной на концентрацию нерастворимых включений в осадке у
Ропод = (V'осев— Vосm)* уос
Объемы осадков Vосев и Vосm определяются на основе графических построений при известной форме дна подземного резервуара, заданном положении башмака рассолоподъемной колонны и оп-
ределенном в лаборатории угле естественного откоса осадка нерастворимых включений (рис. 1).
5. Определение количества поднятых Рпод и оставленных на дне резервуара Рост нерастворимых включений и полезный объем подземного резервуара в целом Упол.
Количество поднятых на поверхность нерастворимых включений определяется как:
Рпод = Рв под + Ро под
Количество оставленных на дне резервуара нерастворимых включений Рост определяется по разности между общим количест-
вом образовавшихся Робщ и количеством поднятых на поверхность Рпод нерастворимых включений.
Рост = Робщ - Рпод
Полезный объем Vпол подземного резервуара определяется по разности между общим объемом V резервуара и объемом оставленных на дне нерастворимых включений.
Vпол = Уобщ — (Рост* Уос)
Результаты расчета процесса осаждения нерастворимых включений для подземных резервуаров в V ритмопачке приводятся в таблице.
При размыве подземного резервуара общим объемом
V=168,5 тыс.м объем осад
ка на дне составит VcCT =33,4 тыс.м3 или около 20 % от объ-
Рис. 1 Схема распределения нерастворимых включений при строительстве подземного резервуара
1 - соляной массив; 2 - нерастворимые включения оставленные на дне выработки; 3 - нерастворимые включения во взвешенном состоянии; 4 - нерастворимые включения, выпавшие на дно выработки и поднятые на поверхность
ема емкости. Полезный объем резервуара составит Vпол =135,1 тыс.м3. Поднято на поверхность с рассолом Рпод =3,5 тыс. т нерастворимых включений при содержании взвеси в рассоле К от 167 до 1094 мг/л.
На рис. 2 представлена динамика изменения содержания нерастворимых включений в рассоле при строительстве резервуара в V
и VIII ритмопачке. При строительстве Волгоградского подземного хранилища природного газа принята технологическая схема, предусматривающая сброс некондиционных строительных рассолов в подземный коллектор через нагнетательные скважины. Как видно из рисунка, содержание нерастворимых включений в рассоле значительно превышает предусмотренное нормативными документами (СНиП 34-02-99 и СП 34-106-99) минимально допустимое количество взвеси в рассоле (50 мг/л) при закачке отработанного строительного рассола в водоносные горизонты, поэтому строительный рассол подлежит очистке на промышленной площадке.
Выводы
1. Разработанная методика расчета позволяет на стадии проектирования подземных хранилищ в каменной соли определить количество нераст-воримых включений, поднимаемых на поверхность и подлежащих захоронению или утилизации.
2. В ходе расчетов определяется содержание нерастворимых включений в поднимаемом рассоле и динамика изменения этого содержания, что необходимо для проектирования наземного комплекса по подготовке и очистке рассола.
3. В результате проведенных расчетов определяется объем, занимаемый осадком в подземном резервуаре и, тем самым, полезный объем резервуара.
4. На основании полученных в ходе расчета данных можно сделать рекомендации по совершенствованию технологии создания подземного резервуара и, в частности, по расположению технологических колонн относительно уровня образующегося осадка.
Салохин В.И. — кандидат технических наук, ООО «Подземгазпром». Хрулев А.С. — ООО «Подземгазпром».
Каналин Д.В. — ООО «Подземгазпром».
