CC BY
145
ИЗВЕСТИЯ УРАЛЬСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ
:-ЮЗ МАТЕРИАЛЫ УРАЛЬСКОЙ Вып. 17
ГОРНОПРОМЫШЛЕННОЙ ДЕКАДЫ
10-20 апреля 2003 г.
ГЕОФИЗИКА
?*ДИАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ И ДЕЗАКТИВАЦИЯ ПРОМЫСЛОВЫХ ОБЪЕКТОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЕСТЕСТВЕННЫМИ РАДИОНУКЛИДАМИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ДОБЫЧИ
УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
ХАЙКОВИЧИ. л/Л МАЦН. А.'.КРАПИВСКИЙЕ. И.2. РЫЖЛКОВ В. Н.} ФГУП ВИРГ-Рудгеофизика1, НИЦ Института геотехнологий КРО РАЕН*, ВГПУ ОАО «Севергазпром»'
1 т Актуальность проблемы
Техногенное воздействие предприятий топливно-энергетического комплекса на окружаю-среду (ОС) приводит к интенсивному се загрязнению, в том числе к загрязнению естествсн-шми радионуклидами (ЕРН). Проблеме радиоактивного загрязнения пластовых вод нефтяных ■всторождений уделялось много внимания еще в 20-х - 30-х годах прошлого столетия. Тогда бы-jc отмечено, что обогащенные радием воды не принадлежат к типу щелочных, для них хараюерно присутствие в растворе хлоридов щелочноземельных элементов, в особенности кальция, я источ-радия в пластовых водах являются горные породы, которые примерно в 1000 раз богаче ра-чем воды океанов, морей и приповерхностные воды суши.
Буровой шлам, пластовая вода, извлекаемые на поверхность вместе с углеводородами, сосуществующим нормам и правилам [4, 5, 7], в большинстве случаях являются жидкими равными отходами (ЖРО), содержащими повышенные концентрации природных радионук-"6Ra и -22SRa, объемная активность которых выше 5 Бк/л. Из пластовых вод образуются равные нефтешламы - твердые радиоактивные отходы (ТРО) с удельной активностью до кБк/кг при допустимой норме 10 кБк/кг, которые отлагаются в нефтеловушках, сепараторах, ix-отстойниках и т. п. Радиоактивные соли и шламы отлагаются на нефтяном л газовом збефудовании (насосы, компрессоры, трубы и т. п.). удельная активность которых достигает 1000 ■£к/кг. В отдельных случаях мощность экспозиционной дозы (МЭД) у-излучения на поверхности •ыслового оборудования и на поверхности емкостей отстойников достигает 1000 и более ' ч. Источником ЖРО являются также подземные хранилища газа, радиоактивность пластовой в которых достигает 300 Бк/л и более.
В настоящее время проблема радиоактивного загрязнения окружающей среды в связи с до--ей и переработкой углеводородного сырья стала достоянием гласности и широко обсуждается 1 «учно-техничсских изданиях России, США, КНР и ряда других стран [11, 13, 14]. В США, по «ым д-ра Gray P. R. [14J, к настоящему времени накопилось свыше 10 млн тонн радиоактивных и солей. Масса радиоактивных шламов пластовых вод месторождений углеводородов в России по различным оценкам составляет от 50 до 200 млн тонн. Сложная обстановка в отношении радиоактивного загрязнения сложилась на Северном Кавказе, (3, 6]. Остро стоит проблема зидиоактивных осадков на технологическом оборудовании нефтяных месторождений, располо-<ых на территории Республики Татарстан [6]. В районах эксплуатации нефтяных месторождс-Ханты-Мансийского автономного округа отмечено накопление "6Ra в почвах и биоте, кото-
рыс превышают естественные уровни в десятки раз. Уникальное по запасам Карачаганакскос неф-тегазоконденсатнос месторождение расположено в Западном Казахстане [11]. Этот список можно продолжить.
Загрязнение окружающей среды радиоактивными отходами при нефтедобыче условно можно разделить на контролируемые и неконтролируемые. К первым относятся сброс пластовых де-балансовых вод на поля испарений и фильтрации, накопление твердых радиоактивных отходов на складах списанных труб и другого технологического оборудования, ко вторым - проливы обводненной нефти при авариях нефтепроводов, проливы пластовых вод при разрывах водоводов, шла-мы и отложения солей, удаляемые с оборудования при ремонтах, выделение радона при сжигании газа в факелах и пр.
Несмотря на значительное количество исследований, посвященных радиационно-экологическим проблемам в связи с добычей углеводородов, ни в одном из них не предлагаются методы дезактивации радиоактивных нефтешламов и солей. В то же время в России имеется многолетний опыт оценки радиоактивного загрязнения территорий, которые могут быть использованы при организации мониторинга, и эффективного использования технологий радиометрической сортировки и сепарации радиоактивного рудного сырья и техногенных материалов, которые могут быть эффективно использованы для обеспечения безопасного ведения процесса добычи нефти и газа. Ниже излагается опыт практического решения проблемы.
2. Мониторинг радиационной обстановки на месторождениях углеводородов
Для нефтегазодобывающих и перерабатывающих предприятий трудно, вероятно, предложить единые методики организации контроля и мониторинга. Поэтому мы рассмотрим их на примере радиоэкологического мониторинга территории Вуктыльского газоконденсатного добывающего предприятия, на котором в течение ряда лет Академией естественных наук РФ, Ухтинским государственным техническим университетом и Всероссийским научно-исследовательским институтом разведочной геофизики (ВИРГ-Рудгеофизика) совместно со специалистами Вуктыльского газовопромыслового управления (ВГПУ) проводились опытно-методические работы по дезактивации радиоактивных шламов [1, 2, 8, 9].
ВГПУ разрабатывает шесть месторождений, на которых добывают газ и конденсат. Технологическая схема добычи и подготовки газа и конденсата выглядит следующим образом. Из скважин к дневной поверхности в общем случае поступает смесь газа, конденсата, нефти и пластовой воды. На установках комплексной подготовки и предварительной подготовки газа газ и конденсат сепарируются и по межпромысловым трубопроводам поступают на головные сооружения ВГПУ -в цех комплексной подготовки и переработки газа и конденсата (ЦКППГиК). На блоке выветривания головных сооружений происходит разделение конденсата и метанольной пластовой воды. Пластовая вода с содержащимся в ней шламом сбрасывается в резервуарный парк, где накапливается в стальных вертикальных резервуарах (РВС) объемом от 3000 до 10000 м\ В дальнейшем вместе с пластовой водой часть шлама попадает в сырьевые резервуары установки регенерации метанола, где также накапливается в течение длительного времени. При периодических очистках РВС (один раз в три года) выпавший в осадок шлам собирается и вывозится на площадку временного хранения твердых отходов (ХТО), где хранится в стальных емкостях и контейнерах.
Радиометрическому контролю на территории ВГПУ подвергались:
• пути перемещения шламов с повышенной радиоактивностью;
• площадка для складирования радиоактивных отходов;
• контейнеры для складирования радиоактивных шламов;
• емкости для хранения пластовой воды;
• сспарационные установки;
• нефтеловушки, пруды-отстойники, песколовушки;
• водоводы, мсжпромысловые продуктопроводы;
• буровые площадки, промысловые скважины;
• дезактивационные установки;
• емкости для производства и хранения сжиженного пропана;
• центробежные насосы;
• пластовые воды, нефть, газ и газовый конденсат, отходящие газы и пары при дезактивационных работах.
Стадийность радиоэкологических исследований в общих чертах заключалась в следующем.
На первом этапе методом пешеходной (маршрутной) гамма-съемки были осуществлены :ныс обследования всех участков, на которых a priori возможно радиоактивное загрязне-окружающей среды (площадка ХТО, резервуарный парк ЦКППГиК, очистные сооружения ней, нефтеловушки), блоки выветривания, факельные площадки, транспортные коммуни-шш-**)- Эти исследования, выполненные с помощью поисковых приборов СРП-68-01 с непрсрыв-
«прослушиванием гамма-фона», привели к выявлению участков радиоактивного загрязнения
и*
На втором этапе выявленные УРЗ были обследованы по закрепленной на местности сети в 1:200 с детализацией в масштабе 1:100 - 1:50. В ходе обследований УРЗ применялись оощие методы:
• наземная гамма-съемка - измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения »ми ДРГ-01-Т1 и радиометрами СРП-68-01 с экранированными (от влияния удаленных
источников гамма-излучения) блоками детектирования;
• наземная гамма-спектрометрическая съемка - измерения портативными гамма-нитрометрами РКП-305М удельной активности в грунте ЕРН - "*Ra, "*Ra, К;
•экспозиционные измерения радона портативными альфа-радиометрами ОМЕГА-5М объемой активности (OA) радона в грунте способом активного налета (САН);
Перевод показаний дозиметра (МЭД) в значения удельной эффективной активности ЕРН,
для оперативной оценки последнего проводился с использованием дозового эквивалента А^ф «оторый для 2яг - геометрии был принят равным 40 мкР/ч на 1 кБк/кг. Это значение К получено к результатам сопоставления измерений дозиметром ДРГ-01Т с данными анализа проб и близко к теоретическому значению (10].
Детальные обследования УРЗ позволили выявить все места нахождения радиоактивно за-жого грунта, собрать его и направить на дезактивацию. Интересные результаты были полу-ы с помощью экспозиционного эманационного метода САН (2]. Оказалось, что аномалиями радона в фунте (40 - 20000 Бк/л при фоне порядка 5-10 Бк/л) характеризуют места захороне-i нефтешпамов прошлых лет, которые практически не проявляются по результатам гамма-метрической съемки. В дальнейшем предполагается экскавация этих захороненных отхода« с целью их последующей дезактивации.
На третьем этапе с целью уточнения деталей радиационной обстановки на некоторых объекта были произведены дополнительные исследования:
• шпуровая гамма-съемка в нефтеловушках, контейнерах с ТРО, на участках УРЗ (измерения ИлД гамма-излучения прибором СРП-68-02);
• измерения среднегодовых значений эквивалентной равновесной объемной активности ра-jcmi (ЭРОА) в помещениях нефтеловушки (с помощью специального аппаратурного комплекса);
• отбор и последующий лабораторный гамма-спектрометрический анализ нефтешламов. «грязненных фунтов, пластовых и технических вод.
Согласно выполненным оценкам, объемная активность 226 Ra в пластовой воде составляет в ^елнем 10-50 Бк/л, но часто достигает 350 Бк/л; OA :j8Ra - примерно на порядок ниже. Такое же соотношение между акгивностями изотопов радия характерно и для большинства типов радиоак--чвных отложений. Газовый конденсат Вуктыльского месторождения содержит около 10 Бк/л ~*Ra. газ - до 250 Бк/м1222Rn. Значения УА 40К во всех проанализированных средах невелики - от 50 до 350 Бк/кг.
Проведенные на территории ВГ'ПУ в 1997 - 2002 гг. работы позволили выявить ряд основ-источников образования шламов с повышенным содержанием ЕРН. Установка регенерации метанола. Объем образующегося шлама: 1-2 м3 в год. Пластовая поступающая на установки регенерации метанола содержит сравнительно небольшое количество взвешенных частиц, так как метанольный раствор предварительно отстаивается в РВС; А^ • шламе, как правило, сравнительно невысокая - до 2 Бк/г, причем этот шлач, как правило, не со-згржит пяряфиноподобных имцестя Рядионуклиды находятся н труднорастноримой форме и практически не эманируют.
Стальные вертикальные резервуары (РВС) для хранения метанолыой пластовой воды. Метанольная вода содержит обычно большое количество взвешенных частиц (по нашим оценкам jo 5-7 %), но они лишь частично оседают в РВС - большая часть частиц попадает в очистные сооружения и закачивается в утилизационную скважину. Эти взвешенные частицы имеют повышенное содержание ЕРН, о чем свидетельствует, в частности, радиоактивная аномалия гамма-каротажа интенсивностью около 600 мкР/ч в проницаемом пласте, в который закачиваются
65
промышленные стоки ВГПУ. При удалении метанольной воды и конденсата из РВС на его дне остается бурый мелкозернистый осадок - нефтяной шлам. Три раза в год в резервуарном парке ВГПУ 2 РВС очишают от шлама. Средний объем образующегося при этом шлама - около 15 м* в год. Как правило, среднее значение А^ф в шламе, очищенном от парафина, 30-50 Бк/г.
Измерения радиометром СРП-68-01 по разностному эффекту (со свинцовым экраном и без него) на боковой поверхности РВС показали, что значения МЭД лежат в пределах от 8 до 240 мкР/ч, а ее максимальные значения наблюдаются в нижней части емкостей на высоте до 30 - 40 см. Повышенные значения МЭД образуют языки шириной несколько метров (часто возле труб, люков, у стенок резервуара), которые поднимаются от поверхности фунта на высоту до 1,5 м и более. Отметим, что данные разностных измерений позволяют оценить объем шлама, накопленного в обследованных резервуарах, и принять своевременные меры по его выборочному удалению.
Измерения А>фф, выполненные в течение трех лет, показали, что по мере накопления шлама в РВС увеличивается не только мощность шлама, но и значение А^ф, что свидетельствует о сорбции радия.
Нефтеловушки очистных сооружений - третий источник накопления шламов с повышенной радиоактивностью. При очистке нефтеловушек образуется в год около 15-20 м3 шлама, который по значению А^ (от 10 до 80 Бк/г) попадает в категорию РАО.
Нефтеловушка имеет площадь порядка 75 м2 и заполнена нефтью (верхний слой), водой (средний слой) и жидким шламом (нижний слой). По результатам ежегодной в течение трех лет шпуровой съемки (три профиля, расстояние между профилями 2,5 м, между пунктами измерений - 2 м) и лабораторного анализа отобранных проб шлама, нефти и воды установлено, что А^ нефти составляет в среднем 10-20 Бк/кг (иногда 30 Бк/г и более), А,фф водной фазы изменяется от 20 до 200 Бк/л и зависит от количества мелкодисперсного шлама, взвесей и коллоидных соединений радия. Со стороны поступающих пластовых вод шлам имеет повышенную мощность (до 1 м), повышенную радиоактивность и повышенную плотность, что указывает на связь радиоактивности с тяжелыми или крупными частицами. Гранулометрический и радиометрический анализы подтверждают это предположение. Значительная часть радиоактивного шлама в нефтеловушках обусловлена наличием в нем радиобарита и радиокальцита.
Аналогичный по составу и свойствам радиоактивный шлам накапливается и в емкостях вторичного отстоя, в песколовках, в прудах-отстойниках, бетонных желобах. Однако А^, в образующихся здесь шламах редко превышает 2 Бк/г.
Отложения солей на внутренней поверхности трубопроводов и оборудования для добычи нефти и газа - четвертый источник шламов с повышенной радиоактивностью. Значения А^ в таких солях практически всегда превосходят 10 Бк/г, достигая первых сотен Бк/г. Внешне соли имеют ржаво-желтый цвет и содержат значительное количество радиобарита. Лабораторные исследования показали, что эти шламы плохо растворимы в соляной, серной и уксусной кислоте - их удалось растворить лишь в концентрированной серной кислоте. Предварительный восстановительный отжиг позволяет существенно повысить растворимость солей радия в соляной кислоте.
Ранее сброшенные на грунт и захороненные шшмы различного происхождения с повышенным содержанием ЕРН представляют собой еще один источник радиоактивного загрязнения. Значение А,фф в загрязненных грунтах достигает 5 Бк/г. Каротаж пробуренных в местах захоронения шлама шпуров показал, что в отдельных случаях МЭД гамма-излучения достигает нескольких сотен мкР/ч. Высокая контрастность радиоактивных аномалий свидетельствует о низкой миграционной способности радия, содержащегося в захороненных шламах.
Отложения шламов в емкостях для отстаивания конденсата содержат до 20 % кальцита и бурно реагируют с соляной кислотсй. Такие шламы, как правило, не относятся к категории РАО.
Дополнительными источниками радиационной опасности являются емкости с жидким пропаном и центробежные насосы для его перекачки.
Накопленный опыт радиационного контроля на предприятиях нефтегазового комплекса дает основание рекомендовав следующую последовательность организации мониторинга радиационной обстановки.
При обследовании больших площадей (в Татарии, Башкирии, Западной Сибири) на первом этапе следует провести воздушную радиометрическую съемку. Такая съемка позволяет выявить объекты площадью не менее п-1000 м2 при пороге обнаружения порядка 10 кБк/м2. Как правило, такие площади радиоактивных загрязнений могут встречаться только на очень крупных и давно эксплуатируемых нефтегазовых месторождениях. При проведение аэрогамма-съемок в зимний
следует имегь в виду, что при характерной для северных районов России толщине снежио-порядка I м сквозь него проходит лишь около 40 % гамма-излучения. Детализацию аномалий следует проводить методами пешеходной или авто- (если это воэ->) гамма-съемок. Предел обнаружения радия для пешеходной и автомобильной съемок со-около 100 Бк/м\
Для поисков погребенных нефтешламов и солей целесообразно использовать шпуровую и иные съемки крупного масштаба. Глубинность шпуровой съемки около 1 м и гфедел об-ия около 200 Бк/кг. Эффективность эманационной съемки достаточно высокая лишь для щих нефтешламов. Шламы из нефтеловушек, прудов-отстойников и радиоактивные от-на стенках трубопроводов на нефте- и газопромыслах обладают, как правило, низкой эма-й способностью, особенно если основной источник радиоактивности - радиобг.рит и раит.
При проведении дезакгивационных работ и при подготовке нефтешламов и солей к эахоро-задачи мониторинга существенно усложняются. Радиометрическому опробованию допол-подлежат дезактивируемые радиоактивные шламы и радиоактивные соли, маршруты ения нефтешламов и продуктов их дезактивации, контейнеры для их складирования и пеня. технологические емкости, места захоронения продуктов дезактивации, технологиче-оборудование для дезактивации, места утилизации технолог ических продуктов, помещения, в производятся дезакгивационные работы, и т. п. Важной задачей мониторинга является ние радиоактивности воды в наблюдательных скважинах, речках, прудах и т. п., а также вного загрязнения добываемой вместе с нефтью и газом пластовой воды и пластов в закачки пластовых вод и технологических растворов. При этом во многих случаях необхо-комплексное исследование радиоактивных зафязнсний - по гамма-, альфа-, и бета-ию.
3. Основные особенности технологии дезактивации радиоактивных шламов и солей В результате выполненных в 2000 - 2002 гг. научно-исследовательских, опытно-конструк-и опытно-промышленных работ, направленных на нормализацию радиационно-экологи-обстановки на объектах В ГПУ ОАО «Ссвсргазпром», специалисты ВГПУ и НИЦ Институ-I геотехнологий КРО РАЕН разработали технологический регламент переработки нефтешламов генным содержанием естественных радионуклидов, образующихся на головных сооруже->правления. Разработке технологии предшествовали лабораторные эксперименты с пробами 1-15 кг, проведенные в Санкт-Петербургском технологическом институте (техническом :итете) и Ухтинском государственном техническом университете, а также опытно-промыш-испытания, проведенные в ООО «Севергазпром» (технологические пробы массой до 3 общая масса технолог ических проб - около 100 тонн). Условно технологию дезактивации ю представить в виде следующей последовательности операций (рис. 1). Процесс дезактивации сопровождается непрерывным контролем уровня радиоактивности и твердых продуктов по альфа-, бета- и гамма-излучению и контролем содержания бария, церия, стронция рентгеноралиометричсским методом с помощью специально разработан-«сго датчика с площадью опробования I м2.
Опытный завод для дезактивации радиоактивных шламов и солей размещается на двух пространственно разобщенных площадках, расположенных на территории ЦКК (площадка Х'ГО). иуа цепи аппаратов и нестандартного оборудования приведена на рис. 2.
Установка для дезактивации нефтешлвма (УДШ) размещается в поддоне с кислотоустойчи-покрытием. В отдельных поддонах располагаются парафиноловушка, поддон для вывоза пажа насосы, устройство для сбора шлама, площадка для псрсфузки контейнеров, бстоносмс-:ль.
На территории, непосредственно приуыкающей к факельной площадке для сжигания попут-газов, размещается опытная установка для высокотемпературной обработки шламов. Пло-бетонирована и дренирована. Кроме того, в состав установки входят очистные сооружения (нефтеловушки, пруды-ггетойники), технологический трубопровод протяженностью 20 км и скважина глубиной 3700 м хая закачки под высоким давлением смешанного с пластовыми водами технологического раствора. могильник для захоронения шлама с повышенной радиоактивностью
Часть оборудования, непосредственно связанного с проведением работ по дезактивации _ламов. является нсстандартизированиым оборудованием. К нему относятся:
• газовая печь для высокотемпературной обработки радиоактивных отходов методом окислитель-но-восстановительного огжша:
• самораскрывающийся контейнер;
• установка дезактивации шлама;
• гидрозатвор (разработан ВНИПИЭТ) - предназначен для очистки горячего воздуха и пара от химических реагентов, аэрозолей радиоактивных частиц и радона;
• парафиноловушка;
• песчаный фильтр.
Рис. I. Принципиальная схема дезактивации радиоактивных нефтешламов
Рис. 2. Принципиальная схема цепи аппаратов для дезактивации шлама:
устройство для высокотемпературной обработки нефтсшламов; 2 - самораскры-ваошийся контейнер для обработки шлама; 3 - установка для дезактивации шлама;
4 парафиноловушка; 5 - поддон;
* шламосмеситель; 7 - подземная емкость-
отстойник; 8 песчаный фильтр;
• - шламовый отстойник; 10 - емкость для
хранения или отстоя радиоактивной жидкости; 11 - емкость для хранения «слоты; 12 - дозатор; 13 - грязевый или вакуумный насос
Для приема и временного хранения соляной кислоты в составе установки предусмотрены -5» емкиеIи объемом 2 м\ одна из которых резервная. Емкости установлены на металлический ккион, рассчитанный на полное разрушение одной из емкостей.
На территории очистных сооружений расположена насосная станция, откуда технологиче-сое растворы, разбавленные пластовыми водами, поступают по трубопроводу высокого давления .иеной 20 км на технологические скважины (основную и резервную).
Анализ результатов опытно-промышленной дезактивации радиоактивных нефтсшламов даез основание сделать следующие выводы:
1. Коэффициент дезактивации нефтешламов зависит от технологической схемы и состава •ефтешлама.
Парафинсодсржащис шламы из РВС, которые дезактивируют горячим паром, составляют в гхжм около 40 %, причем более половины радия в дезактивирующем растворе находится в коллоидной форме и в тонких взвесях, что естественно, так как весь этот шлам образовался в результат выпадения тонких взвесей при длительном отстаивании метансодсржащей пластовой воды 1ЭС. Около 50 % по объему и около 25 % по массс состава шлама из РВС - парафин. Удельная жтивность парафина в основном зависит от степени загрязненности его шламами. Чистый от-Э^-ьтрованпыи парафин имеет удельную активность около 20 Бк/кг, тогда как умеренно загряэ-■с-ный - около 1000 Ьк/кг. Дезактивация горячим паром шламов из нефтеловушки приводит к ■креходу в раствор только около 25 % радия, причем более половины радия находится в растворе • виде коллоидных соединений и тонких взвесей. Дезактивация горячим кислотным раствором по ¿раанению с дезактивацией паром приводит к дополнительному переходу до 5-10 % ргдия в рас--эор, причем взвеси практически не отстаиваются в кислой среде.
2. При окислительном отжиге на воздухе радий в существенных количествах с дымом не •езгоняется. Об этом свидетельствует отсутствие значимого загрязнения окружающей среды око-jc факельной площадки, на которой в течение многих лет сжигался шлам с высоким содержанием парафина. В промышленных условиях практически невозможно создать температуру отжига в от-«гмтых емкостях более 500 °С, что не обеспечивает высокие параметры дальнейшей дезактива-
3. Дезактивации радиоактивных шламов должна предшествовать высокотемпературная обработка - окислительно-восстановительный отжиг при температуре не ниже 700 не выше 850 °С. 7то позволяет удалить из золы углеводороды, снизить массу шлама в 8-10 раз, подготовить золу к -сментированию (в случае необходимости). Удельная активность бетона вследствие смешивания юаы шлама с песком, цементом и водой, как правило, не превышает 10 кБк/кг, и он не является ?АО. До 80 % радия из золы шлама удаляется в нейтральный и кислый раствор при выщелачивании. Отметим, что по экономическим причинам большая часть опытно-промышленных экспериментов по кислотному выщелачиванию прэводилась при концентрации соляной кислоты в конечном растворе не более 2-3 %, тогда как согласно лабораторным экспериментам оптимальная концентрация в паре (горячей воде) должна составлять 5-10 %. Лабораторные эксперименты показали. что из выщелоченной горячим паром золы шлама можно дополнительно извлечь горячим 5 % кислотным раствором до 30 % радия.
4. Вследствие деэманирования шлама при высокотемпературной обработке отходящие газы содержат высокие концентрации радона (до 10* Ьк/м'), а вместе с дымовыми выбросами мигриру-
воздух
ют, в первую очередь, изотопы свинца и полония (*1ЭРЬ, 210Ро). Газовая печь УДШ функционировала в течение приблизительно 15 восьмичасовых смен. Даже за этот небольшой период значения УА °Ро и " РЬ в приповерхностном горизонте фунта площадки УДШ (с подветренной стороны от фубы печи) достигли аномальных значений в 50-100 Бк/кг при природном фоне 2-5 Бк/кг. В паре установки УДШ ОА радона не выходит за допустимые для ГРО пределы.
5. После проведения окислительного или восстановительного отжига нефтешламов вследствие деэманирования уменьшается активность по бета-, гамма- и альфа-излучению, что позволяет в течение 24 часов безопасно проводить дальнейшие работы по дезактивации.
Заключение
В результате выполненных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ научно обоснована и разработана новая технология дезактивации радиоактивных шламов и солей месторождений углеводородов, основанная на использовании высокотемпературного восстановительного отжига, выщелачивания радия и продуктов его распада, растворения, сорбции, десорбции и других процессов. На основе разработанной технологии с использованием радиометрических методов контроля и управления создан проект опытно-промышленной установки для дезактивации радиоактивных шламов и солей, изготовлена аппаратура и оборудование и проведена дезактивация более 100 тонн радиоактивных шламов. При этом их активность снижена более чем в 10 раз, а радий в твердых продуктах дезактивации находится в нерастворимой форме. Сравнительно низкая стоимость дезактивации почв и шламов (100-150 $ за тонну) и относительная простота технологических решений позволяют использовать их в промышленных масштабах. Изготовленный и испытанный опытно-промышленный образец установки для дезактивации шламов может быть легко тиражирован, а его производительность (2-5 тысяч тонн в год) может быть увеличена до десятков тысяч тонн в год. Анализ литературных данных, патентные исследования, обсуждение результатов работ на многочисленных научных международных конференциях позволяет сделать вывод, что выполненная работа не имеет аналогов. Опытно-промышленная установка по дезактивации шламов пластовых вод месторождений углеводородов создана в мировой практике впервые. Анатоги разработанной технологии нам также неизвестны.
В упрощенном варианте установку можно использовать для очистки иерадиоактивиых почв и шламохранилищ от загрязнения нефтепродуктами и тяжелыми металлами. При этом производительность установки может быть существенно увеличена, а стоимость санации снижена.
В процессе проведения исследований была установлена возможность нового подхода к дезактивации шламов с повышенной радиоактивностью, который позволяет значительно снизить количество накапливаемого радиоактивного шлама и радиоактивных осадков на промышленном оборудовании. Он состоит в создании условий, при которых радиоактивность шламов не превысит 10 кБк/кг. При таком уровне удельной активности к работе со шламами не предъявляются специальные требования техники безопасности. В числе таких условий
• изменение рН пластовой воды до уровня, при котором скорость образования радиоактивных шламов снижается в несколько раз;
• выборочное удаление радиоактивных шламов из емкостей, прудовчтгетойников и нефтеловушек, по достижении заданного уровня удельной активности;
• использование фавитационного разделения и центрифугирования для уменьшения количества шламов, превышающих заданный уровень удельной активности;
• создание условий, при которых уменьшается сорбция ра^ия нефтешламом из пластовых вод.
Развитие представленных в работе исследований позволит решить в масштабах нефтегазовой отрасли крупную научно-техническую проблему зафязнения территории нефтегазодобывающих и перерабатывающих предприятий радиоактивными отходами.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Крапивский £ И.. Рыжаков В. Н. Технология дезактивации радиоактивных шламов пластовых вод месторождений углеводородов // Обогащение руд. 2002. № I. С. 4 - 7.
2. Крапивский £ //.. Смирнов Ю. Г.. Рыжаков В. Н. Дезактивация радиоактивных почв и нефтяных шламов на основе радиометрической сортировки и управления технологическим прошессом // Российский геофизический журнал. 2001. С. 20-21.
? Никифоров Ю. А. Радиоактивное загрязнение окружающей среды при нефтедобыче на примере
ьских месторождений// Российский геофизический журнал. 1994. 3-4. С. 81-84. 4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) / Минздрав России. 1999. II5 с. 5 Обеспечение радиационной безопасности при обращении с производственными отходами с повы-содсржанием природных радионуклидов на объектах нефтегазового комплекса Российской Феде-СанПиН 2.6.6.1169-02. М„ 2002. 15 с. 6. Обеспечение радиационно-зкаюгической безопасности в ОАО «Рос нефть-Ставрополь неф тс газ» / Черников. Е. Ф. Шубин, В. М. Тамаев, В. Б. Мартиросян // Нефтяное хозяйство. 2000. № 2. С. 64-65. ~ Основные санитарные правию обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99): Сан ПиН М.: Минздрав России. 1999. 99 с.
8. Рыжаков В. Н., Крапивский £ И.. Амосов Д. А., Хайкович И. М., Мац Н. А.. Черник Д. А. О радиа-комтроле объектов, загрязненных естественными радионуклидами в результате добычи углеводо-
Нефтяное хозяйство. 2002. № 3. С. 107-111.
9. Рыжаков В. Н., Крапивский £ И. Опытно-промышленная установка для дезактивации радиоак-шламов // Обогащение руд. 2002. Jfe 2. С. 31- 35.
10. Серых А. С.. Хайкович И. М. К вопросу о радиационном контроле строительных материалов // Рос-геофизический журнал. 1993. №. I. С. 63-67.
11. Сачодухин В. П.. Казачевский И. В.. Резников С. В. и др. Измерения уровней радиоактивности при подготовке и транспортировке газонефтяного сырья// Аппаратура и новости радиационных измере-
( АНРИ). 2000. 3. С. 10-14.
12. Тахаутдинов 111. Ф. и др. Проблема радиоактивных осадков на технологическом оборудовании // гас ноет ь труда в промышленности. 1995. 5. С. 36-40.
13. P. Gray NORM Contamination in the Petroleum Industry // Journal of Petroleum Technology. January, p. 12-16.
14. P. Gray Radioactive materials could pose problems for the gas industry // Oil & Gas Journal, Junc, p.45-48.
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА УРАН
(ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ)
ХАЙКОВИЧ И. М. ГЛНИЧЕВ Г. И.
Всероссийский научно-исследовательский институт разведочной геофизики им. А. А. Логачева
Специфика радиометрических методов, как и любого другого геофизического метода, заключается в том, что измерение параметров геофизических полей производят в естественных условиях - в каротажном, наземном и воздушном, когда полезный сигнал осложнен практически не поддающимися учету помехами. В таких условиях обеспечение единства и требуемой точности измерений, т. е. метрологическое обеспечение (МО), приобретает первостепенное значение.
Понятно, что разработку МО для решения практических задач следует проводить комплексно, рассматривая одновременно научно-методические вопросы, готовя материально-техническую и нормативно-правовую базу, естественно, с учетом социально-экономических показателей.
В 90-х годах прошлого столетия в ВИРГе была разработана единая система метрологического обеспечения (ЕСМО) радиометрии применительно к решению геологических и рад иоэ к о геологических задач, которая позволяет «увязать» между собой результаты каротажных, наземных и воздушных гамма-съемок. Эта система и технология ее использования позволяют получать в пределах требуемой точности информацию о составе и свойствах радионуклидов в окружающей среде и обеспечивают нужды производства при поисках, разведке и эксплуатации месторождений радиоактивных руд, при геологическом картировании и при радиоэкологических исследованиях территорий, загрязненных естественными радионуклидами и радионуклидами техногенного происхождения. Система призвана обслуживать следующие радиометрические методы: гамма-каротаж, спектрометрический гамма-каротаж, каротаж методом мгновенных нейтронов деления, гамма-опробование методом разностного эффекта, пешеходную, автомобильную и а:«рогамма-съемки в интегральном и спектрометрическом режимах. В этой системе роль эталонов отводится
