CC BY
12
© Д.В. Каналин, Д.С. Сластунов, 2012
УДК 622.691
Д.В. Каналин, Д.С. Сластунов
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОСАДКА НЕРАСТВОРИМЫХ ПОРОД ИЗ ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В КАМЕННОЙ СОЛИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ОБЪЕМА АБОВЯНСКОЙ СПХГ
Предложена технология извлечения осадка нерастворимых пород, позволяющая при минимальных финансовых затратах, за короткий промежуток времени, существенно увеличить производственные мощности резервуарного парка для подземного хранения газа на Абовянской СПХГ.
Ключевые слова: хвостохранилище, техногенное месторождение, активная утилизация отходов, хвосты обогащения, минеральный и химический состав.
В 2005 г были успешно завершены промышленные испытания устройства для подъема нерастворимого осадка из подземных емкостей в каменной соли, создаваемых методом растворения через скважины. Устройство для подъема осадка было адаптированного к условиям строительства подземных резервуаров в каменной соли на ПХ-2 ООО «Астраханьгазпром». На рис. 1 показана схема размещения оборудования для подъема осадка в скважине 2А. Результатом проведенных работ является получение патента Ш 2260116 С1 от 10.09.2005 г. «Способ создания подземного резервуара в каменной соли и устройство для его осуществления».
Универсальность разработанных технических решений свидетельствует о широких перспективах их промышленной реализации при строительстве подземных хранилищ в каменной соли и добыче рассола через скважины как в нашей стране, так и за рубежом.
Технология извлечения осадка основана на подъеме гидросмеси рассола и нерастворимых включений по центральной подвесной колонне при использовании противоточной схемы создания подземных емкостей в каменной соли, когда растворитель в емкость подается по межтрубному пространству центральной и внешней подвесных колонн, а образующийся при размыве рассол отбирается по центральной подвесной колонне.
Использование устройства по подъему осадка возможно как на завершающем этапе строительства, так и в период всего производственного цикла. При этом возможно применение устройства для прямоточных схем создания подземных емкостей, когда производится кратковременное переключение на про-тивоточный режим с извлечением осадка нерастворимых пород и последующим возвращением к прямоточной схеме создания емкости.
Запатентованная технология позволяет извлекать осадок в виде гид-
Рис. 1. Схема размещения оборудования для подъ ема осадка в скважине 2А на ПР-2 ООО «Астра ханьгазпром»
росмеси рассола и нерастворимых пород (рис. 2) с отдельными разновидностями нерастворимых включений размером до 2/3 внутреннего диаметра центральной подвесной колонны, варьируя в широких пределах плотность гидросмеси. На рисунке 3 представлены разновидности ангидритовых нерастворимых включений поднятых из подземного резервуара.
Использование устройства для подъема осадка при создании подземных резервуаров в каменной соли позволяет:
Расширить в пределах допустимого устойчивого пролета нижнюю часть подземного резервуара для размещения в ней осадка без существенной потери высоты интервала строительства.
Сократить технологические простои и количество перестановок технологических колонн в скважине, связанных с ростом высоты осадка на дне подземного резервуара.
Увеличить полезный объем создаваемого подземного резервуара в пределах заданной величины устойчивого пролета и интервала строительства.
Сократить время строительства подземного резервуара за счет повышения средней концентрации строительного рассола, так как использование данного устройства позволяет сохранить постоянный интервал между башмаками водоподающей и рассоло-заборной колонн.
Полученные результаты позволяют рекомендовать применение устройства на любых объектах входящих в сферу интересов ОАО «Газпром» либо других государственных и коммерческих структур, на которых ведется добыча каменной соли или строительство подземных емкостей методом растворении через скважины.
На сегодняшний день проектируются, строятся или введены в эксплуатацию более 25 объектов подземного хранения в каменной соли. Среди данных объектов для широкого промышленного применения технологии извлечения осадка нерастворимых пород представляет интерес система подземных емкостей для хранения газа, входящих в состав Абовян-ской СПХГ.
Соляной массив, в котором создавались подземные емкости, характери-
Рис. 2. Выход гидросмеси нерастворимых включений и рассола из подземного резервуара
Рис. 3. Разновидности ангидритовых нерастворимых включений поднятых из подземного резервуара
зуется сложным строением, рабочая толща сложена каменной солью с прослоями и пропластками несоляных пород, представленных, как правило,
глинами содержащими примесь ангидрита, карбонатов и песчано-глинис-того материала. В отдельных интервалах скважин наблюдается фациальный переход соленосных глин в уплотненные песчанистые глины, слои глин содержат кристаллы соли, часто меняют мощность, не имеют выдержанного распространения. Суммарная мощность глинистых прослоев в рабочих интервалах строительства подземных резервуаров достигает нескольких десятков метров и иногда составляет порядка 25,4 % от его мощности. В процессе строительства нерастворимые включения выпадали из каменной соли и на сегодняшний день в разуплотненном состоянии находятся на дне созданных емкостей (рис. 4). С момента ввода в эксплуатацию, в силу ряда причин, проектный полезный объем хранения газа снизился на величину порядка 50 %. Часть емкостей выведены из эксплуатации и переведены в аварийный резерв. В настоящее время проводятся мероприятия направленные на увеличение полезного объема хранилища.
Для увеличения полезного объема Абовянской СПХГ можно выделить три направления:
• размыв новых выработок-емкостей;
• ремонт аварийных подземных резервуаров;
• увеличение полезного объема эксплуатирующихся резервуаров.
Размыв новых выработок-емкостей сопряжен с решением ряда задач различной степени сложности, которые потребует как значительных финансовых, так и длительных временных затрат. Во-первых, создание выработки-емкости потребует детального проекта строительства, с привлечением квалифицированных специалистов. Во-вторых, необходимо проведение вспомогательных исследований
А I 1 1
!
1
\
II ступч мь 1 / / 1 1 \ V \
1 1 V ( \
1
/ \
/ 1 \
/ 1 V
/ 1 —А 1 1
\ 1
/ / \ \ \
1 ступ г 1 1 1 >- ■■у
— 1 !
1 \ \ 1
\ Л. / / ! /
\\ £2 - / / /
,48 ' ■ ¡7 /
120 115
30 25 20 15
10
10 15 20 25 30
Радиус, м
Рис. 4. Потеря полезного объема подземного резер вуара за счет осаждения нерастворимых включений
(детальная геологоразведка, бурение технологических скважин, исследование соляного керна, поиск дополнительных мощностей электроэнергии, поиск и реализация значительного объема растворителя, утилизация строительного рассола и т.д.).
Ремонт аварийных подземных резервуаров связан с выработкой оригинальных технических решений по герметизации обсадных колон и затрубного пространства в прибашмачной зоне (устранение последствий неконтролируемого размыва), ремонту или замене эксплуатационных колонн, и т.д. Решение данных задач также связано с финансовыми и временными затратами, осложненными необходимостью поиска индивидуальных путей их реализации.
Увеличить полезный объем эксплуатирующихся резервуаров возможно двумя способами:
• создать дополнительный геометрический объем выработки-емкости путем ее доразмыва;
• извлечь находящийся на дне выработки-емкости осадок нерастворимых пород.
В первом случае увеличение объема возможно только при достаточной высоте рабочего интервала заложения выработки, т.к. увеличение пролета выработки-емкости неизбежно приведет к снижению устойчивости подземного резервуара в целом и может достигнуть критических величин, при которых может произойти обрушение кровли. При этом вести процесс строительства возможно либо в период низкой пиковой нагрузки газопотребления,
110
105 100 95 90
85 80 75 70
65 60
55 :
50
45
40
35
30
25 20 15 10
когда размываемый резервуар временно выводится из режима эксплуатации, либо в период эксплуатации с незначительным расходом растворителя, и как следствие, с низкой эффективностью строительства. И в первом и во втором случае возможны проблемы с формообразованием (возникновение эффекта неконтролируемого размыва). Оба варианта в потенциале имеют низкую экономическую эффективность.
Второй способ увеличения полезного объема эксплуатирующихся подземных резервуаров Абовянской СПХГ представляется эффективным, как со стороны финансовых затрат, так и со стороны сроков выполнения задачи. К технической стороне решения вопроса относится:
• разработка конструкторских решений по оборудованию для извлечения осадка;
• обеспечение минимальных временных затрат на производство работ;
• утилизация извлекаемого осадка нерастворимых пород;
• соблюдение экологической безопасности при утилизации осадка нерастворимых пород.
Разработку оборудования для подъема осадка нерастворимых пород возможно провести на базе имеющихся технических решений, использованных при промышленных испытаниях устройства для подъема нерастворимого осадка на ПХ-2 ООО «Астра-ханьгазпром». Изготовление и сборка устройства возможна непосредственно на месте ведения работ, т.к. не требует оригинальной квалификации рабочего персонала, а детали конструкции изготовлены из стандартных материалов находящихся в свободном доступе.
Временные затраты на извлечение осадка зависят от плотности гидросмеси рассола и нерастворимых пород, которая определяется парамет-
рами насосно-компрессорного оборудования и устанавливаемыми параметрами устройства для извлечения нерастворимого осадка.
Утилизация осадка нерастворимых пород возможна тремя способами:
• захоронение поднятого осадка в подземных резервуарах выведенных из эксплуатации и не подлежащих ремонту;
• вывоз на свалку;
• передача предприятиям для промышленного использования.
К преимуществам захоронения нерастворимого осадка в подземных резервуарах относятся:
• обратимость процесса захоронения, т.е. возможность извлечь захороненный осадок в случае принятия решения о ремонте резервуара-могильника с последующим его вводом в эксплуатацию;
• отсутствие необходимости строительства буровых амбаров для аккумулирования поступающего из подземного резервуара нерастворимого осадка и последующего вывоза на свалку или передачи промышленным предприятиям;
• отсутствие финансовых затрат на утилизацию (оплата транспортировки нерастворимого осадка, оплата услуг свалки и т.д.);
• соблюдение норм экологической безопасности.
Обеспечение экологической безопасности неразрывно связано со способом утилизации осадка нерастворимых пород. Вывоз на свалку или передача предприятиям для дальнейшего промышленного использования возможна только при согласовании и жестком контроле со стороны органов экологического контроля. При этом необходимо избежать потерь при транспортировке и по окончании сроков строительства обеспечить полную очистку прилегающей к скважине территории от последствий складирова-
ния осадка нерастворимых пород, с возможной рекультивацией земель. Захоронение в подземных резервуарах является самым экологичным способом утилизации осадка нерастворимых пород, т.к. осадок не складируется, а транзитом через дневную поверхность направляется непосредственно в резервуар-могильник.
Применение технологии извлечения осадка нерастворимых пород позволит при минимальных финансовых затратах, за короткий промежуток времени, существенно увеличить производственные мощности резервуарного парка для подземного хранения газа на Абовянской СПХГ. ИЕ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Каналин Дмитрий Викторович — кандидат технических наук, e-mail: D.Kanalin@podzemgazprom.ru, Сластунов Дмитрий Сергеевич.— e-mail: D.Slastunov@podzemgazprom.ru, «Подземгазпром».
- ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ КАРЬЕРОВ
Цирель С.В., доктор технических наук, ВНИМИ, tsirel58@mail.ru Зуев Б.Ю., кандидат технических наук, b.zuev2010@ya.ru, СПГГУ ПавловичА.А., аспирант, dandy332@mail.ru, СПГГУ
Показана необходимость учета сейсмического воздействия в потенциально опасных районах с умеренной и слабой сейсмичностью. Предложена классификация вероятных последствий сдвижения формирующейся призмы обрушения при землетрясениях.
Ключевые слова: устойчивость бортов карьера, сейсмоактивные районы, техногенная сейсмичность, коэффициент запаса.
ESTIMATION OF INFLUENCE OF SEISMIC IMPACT ON SLOPE STABILITY
Tsirel S.V., Zuev B.Yu., Pavlovich AA
The necessity of taking the seismic effects in potentially dangerous areas with moderate and low seismicity into account is showed. The classification of the likely consequences of the sliding triangle displacement during earthquakes is suggested.
Key words: slope stability, seismic regions, technogenic seismicity, safety factor.
«МЕЧЕЛ» ПОЛУЧИЛ ПРЕМИЮ RUSSIA-KOREA BUSINESS AWARDS В НОМИНАЦИИ «ПАРТНЕРСТВО ВО ИМЯ ПРОЦВЕТАНИЯ» -
Сеул, Республика Корея — 04 апреля 2012 г. — ОАО «Мечел», ведущая российская горнодобывающая и металлургическая компания, сообщает о победе в номинации «Партнерство во имя процветания» деловой премии Russia-Korea Business Awards.
Премия Russia-Korea Business Awards организована Торговым представительством Российской Федерации в Республике Корея и Министерством инновационной экономики Республики Корея при поддержке ведущих внешнеэкономических организаций Кореи: Корейской международной торговой организации (KITA), Ассоциации импортеров Кореи (KOIMA), Корейской торгово-промышленной палаты (KCCI), Федерации корейских промышленников (FKI). Вручение премий планируется проводить ежегодно для укрепления диалога российского и корейского делового сообщества.
http://www.mechel.ru/news/article.wbp?article-id=82A04108-D45C-4DB5-8090-463C5E7171C3
