Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Утилизация техногенных рассолов Астраханского ГКМ путем естественной выпарки в озерно-дефляционных котловинах

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Коренева, Инна Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ

УСЛОВИЙ

1.1. Физико-географические условия.

1.2. Геологическое строение.

1.3. Тектоника.

1.4. Гидрогеологические условия.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАССОЛОВ И СПОСОБЫ ИХ УТИЛИЗАЦИИ

2.1. Краткая характеристика строительства подземных резервуаров в залежах каменной соли методом подземного растворения через буровые скважины.

2.2. Анализ источников загрязнения строительных рассолов.

2.2:1. Химический состав каменной соли Астраханского газоконденсатного месторождения.

2.2.2. Состав строительного рассола и промстоков, используемых для растворения каменной соли.

2.3. Естественная выпарка как один из способов утилизации строительных рассолов.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОТЛОВИН СЕВЕРНОГО ПРИКАСПИЯ

В КАЧЕСТВЕ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ВЫПАРКИ

ПРОМСТОКОВ И РАССОЛОВ.

3.1. Обоснование происхождения природных рассолов в районах озерно-дефляционных котловин.

3.1.1. Предварительная оценка возможности формирования природных рассолов в озерно-дефляционных котловинах Аксарайских степей.

3.1.2. Численно-аналитические методы расчета фоновой минерализации подземных вод на основе решения обратных задач.

3.1.3. Прогнозное математическое моделирование процессов геомиграции при утилизации техногенных рассолов.

3.2. Разведка и оценка пригодности котловин для выпарки стоков различной минерализации.

3.2.1. Методика поисков и разведки котловин.

3.2.2. Результаты поисков и разведки котловин.

3.2.2.1.Результаты исследований озерно-дефляционных котловин Еленовской площади.

3.2.2.2. Результаты исследований озерно-дефляционных котловин Георгиевской площади.

3.2.2.3. Результаты исследований озерно-дефляционных котловин северо-западного участка АГКМ.

3.3. Детальная геолого-гидрогеологическая характеристика озерно-дефляционных котловин.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СОЛЯНОЙ ЗАЛЕЖИ В ОЗ. АЙДЫК ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЫПАРКЕ ТЕХНОГЕННЫХ РАССОЛОВ.

4.1. Подсчет запасов и оценка кондиций садочной соли оз. Айдык.

4.1.1. Оценка качества соли.

4.1.2. Подсчет запасов садочной соли.

4.2. Анализ минералогических особенностей садочной соли при естественной выпарке техногенных рассолов в оз. Айдык.

4.2.1. Исследование минерального состава садочной соли.

4.2.2. Анализ загрязнения садочной соли техногенными примесями и определение источников их поступления.

4.3. Анализ гидрохимических особенностей процесса формирования техногенной залежи садочной соли оз. Айдык.

4.4. Анализ и исследование причин естественного улучшения состава садочной соли в процессе естественной выпарки строительных рассолов в оз. Айдык.

4.5. Оценка возможности получения йодированной пищевой поваренной соли естественной выпаркой йодированных рассолов, получаемых от растворения каменной соли йодсодержащими подземными водами апшеронского водоносного горизонта.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЫПАРКИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ РАССОЛОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ

СРЕДУ.

5.1. Оценка влияния естественной выпарки строительного рассола в оз. Айдык на окружающую среду.

5.1.1. Общие параметры системы рассол-окружающая Среда (используемая система мониторинга).

5.1.2. Оценка засоленности почво-грунтов.

5.1.3. Оценка влияния инфильтрации рассолов на подземные воды.

5.1.3.1. Результаты наблюдений за формированием рассольного ореола в грунтовых водах хвалынского горизонта.

5.1.3.2. Расчет гидрогеологических параметров с использованием теории одномерной фильтрации жидкости различной минерализации (решение обратной задачи).

5.2. Оценка водно-солевого баланса оз. Айдык в ходе естественной выпарки строительных рассолов.

5.3. Научно-методические принципы формирования и ведения импактного мониторинга на объектах утилизации техногенных рассолов и рапы.

5.3.1. Объекты наблюдений.

5.3.2. Система показателей.

5.3.3. Система наблюдений.

5.3.4. Общие принципы подготовки и проведения мониторинга.

5.3.5. Некоторые теоретические и практические особенности проведения мониторинга.

Выводы к главе 5.

ГЛАВА 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗАКАЧКИ СТОКОВ РАЗЛИЧНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ В ОЗЕРНО-ДЕФЛЯЦИОННЫЕ КОТЛОВИНЫ (ВКЛЮЧАЯ ЕСТЕСТВЕННУЮ

ВЫПАРКУ) И В НИЖНЕМЕЛОВОЙ ВОДОНОСНЫЙ

КОМПЛЕКС (К,).

6.1. Закачка слабоминерализованных стоков в нижнемеловой водоносный комплекс.

6.2. Сброс минерализованных стоков в котловину 14-1.

6.3. Расчет технических характеристик сооружений по закачке рассола в нижнемеловой водоносный горизонт.

6.4. Технико-экономические показатели естественной выпарки и закачки рассола в нижнемеловой водоносный горизонт.

6.5. Технико-экономические показатели сброса слабоминерализованных стоков в котловину 14-1 и закачки в нижнемеловой водоносный горизонт.

Выводы к главе 6.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Утилизация техногенных рассолов Астраханского ГКМ путем естественной выпарки в озерно-дефляционных котловинах"

Актуальность проблемы.

Обеспечение энергетической безопасности России в настоящее время приобретает первостепенное значение. Создание комплекса экологически безопасных, неуязвимых в военном отношении хранилищ топливно-энергетических ресурсов в Астраханском промузле имеет как стратегическое, так и народно-хозяйственное значение.

Разведанные запасы Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ), расположенного по обоим берегам Волго-Ахтубинской поймы в пределах верхнехвалынской морской равнины, составляют около 6 трлн.куб.м. газа, содержащего до 1 млрд.т. газового конденсата, от 5 до 8 млрд тонн нефти. За 8 лет эксплуатации с месторождения получено 21 млрд.куб.м. природного газа, более 47 млн.т. конденсата, около 7 млн.т. серы при коэффициенте извлечения 0,5%. По оценкам специалистов АГКМ может в течение 100 лет ежегодно давать до 50 млрд.куб.м природного газа.

В составе "Астраханьгазпром" действует современный газохимический комплекс, в т.ч. нефтеперерабатывающий завод (НПЗ), способный ежегодно из более чем 3 млн.т. конденсата производить 1,5 млн.т. бензина, 1 млн.т. дизтоплива, более 200 тыс.т. сжиженного газа , около 8 млн.т. серы (60 % российского производства). Добыча и переработка природного газа, газового конденсата и нефти обусловили потребность в резервуарном парке. Экологически безопасными и экономически выгодными являются подземные хранилища, сооружаемые в каменной соли методом растворения. По удельным капиталовложениям подземные резервуары в два-три раза экономичнее традиционных наземных стальных резервуаров, к тому же они несравненно безопаснее в отношении пожаров и взрывов, не загрязняют поверхность земли, поверхностные и подземные водоисточники и требуют значительно меньшего отвода земельных угодий.

Природа одарила Россию частью крупнейшего в мире Прикаспийского солянокупольного бассейна на территории Астраханской области - важнейшего геополитического региона, области интенсивного развития нефтегазодобычи и нефтегазопереработки, перекрестка транспортных коммуникаций юга России. Запасы соли составляют порядка 10.5 млрд т. Здесь целесообразно совместить добычу методом подземного растворения пресной водой через скважины и строительство подземных резервуаров для хранения нефти, природного газа и продуктов их переработки.

Подземные резервуары (ПР) безопасны в пожарном отношении, малоуязвимы для средств боевого поражения, экономичнее наземных стальных и железобетонных резервуаров.

Сравнительный технико-экономический анализ стоимости наземных и подземных газонефтехранилищ показал преимущество последних. Для сооружения подземного газонефтехранилища требуется в 2-3 раза меньше капиталовложений, чем в стальные и железобетонные наземные резервуары. На 1 млн.мЗ подземных газонефтехранилищ экономия металла составляет 20.0 тыс.т.

Потребность в строительстве подземных резервуаров в каменной соли на АГКМ обуславливается следующими факторами:

-постоянным ростом производства Астраханского газохимического комплекса;

-положением г. Астрахани как важнейшего транспортного узла по транспортировке и хранению продукции; ч

-обеспечением магистрального газопровода Макат-Червленая, который является частью газотранспортной системы Туркменистан-Кавказ, резервируемыми мощностями ПХГ, которые исключат перебой в поставке газа и, следовательно, значительно сократят экономические потери;

-потребностью буферного резервуарного парка для надежной работы нефтепровода Каспийского Трубопроводного Консорциума (КТК);

-созданием стратегических запасов топлива;

-организацией широкомасштабного производства соли и сопутствующей продукции (соды, хлора, полихлорвиниловых смол, металлического натрия и т.д.).

На базе Астраханского ГКМ предусматривается построить хранилища товарной продукции:

- бензина А-76 — 200 тыс.куб.м.

- дизтоплива - 200 тыс.куб.м.,

- мазута - 200 тыс.куб.м.,

- СУГ (сжиженные углеводородные газы) - 100 тыс.куб.м. [ 50 ].

Технология сооружения подземных резервуаров связана с необходимостью удаления со строительных площадок больших объемов хлоридно-натриевых рассолов. При создании 1 м выработки подземного резервуара получается около 8 м3 концентрированного рассола.

ООО "Подземгазпром" располагает значительным опытом и нормативной базой для проектирования и строительства ПР. Сооружены и успешно эксплуатируются более 50 подземных резервуаров. Разработки ООО "Подземгазпром" легли в основу ТЭО проектов Волгоградского и Калининградского ПХГ.

В настоящее время на территории АГКМ построено и введено в эксплуатацию 8 подземных резервуаров, созданных методом растворения каменной соли; ведутся работы по строительству резервуаров газового конденсата, ШФЛУ и резервуаров для продувки скважин. Выполняются научные исследования по созданию ПХГ в Турции, Болгарии, Иране, Израиле и Китае.

В России большой вклад в развитие строительства подземных резервуаров в залежах каменной соли методом ее растворения через буровые скважины внесли Д.т.н., профессор О.М.Иванцов, д.т.н., профессор В.А. Мазуров, д.т.н., профессор В.И.Смирнов, к.т.н. Б.Н.Федоров, д.т.н. В.А.Казарян, к.т.н. А.Г.Поздняков, В.А.Грохотов, к.т.н. В.И.Черкашенинов, к.т.н. В.Б.Сохранский, к.г.-м.н. П.И.Калашников и мн. др.

Разработка и освоение АГКМ, связанные с бурением разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и природный газ, часто сопровождается изливом высокоминерализованных напорных подземных рассолов (рапы). При бурении одной скважины самоизлив рапы может достигать тысячи куб. м. В границах Астраханского газоконденсатного месторождения и на территориях, к нему прилегающих, в настоящее время насчитывается более 46 законсервированных скважин по причине рапопроявления. Исследование химического состава рапы показало наличие в ней элементов, содержание которых в десятки раз превышает минимально промышленное содержание, это: серебро, сурьма, рубидий, мышьяк, сода, йод, бром.

По нормам охраны природных объектов розлив рапы на поверхность недопустим, т.к. сурьма и мышьяк, входящие в ее состав, относятся к категории веществ повышенной опасности.

Промышленная ценность рапы не вызывает сомнения: переработка рапы с целью получения дорогостоящих компонентов существенно сократит затраты на развитие и обустройство АГКМ.

Оценка химического состава рапы как источника товарной продукции показала, что пересчете на 1000 куб.м. рапы стоимость перечисленных компонентов составляет : для рубидия - 884000 $ , сурьмы - 176000 $ , серебра -20141$ , соды^- 16761 $ , хлористого натрия и калия - 4522 $, йода и брома -3668 $, бора - 154 $.

Другой важной задачей, определяющей актуальность наших разработок, является вопрос удаления минерализованных стоков котельных, котлов-утилизаторов, воды из емкостей сезонного регулирования АГПЗ. Производительность поступления стоков составляет около 5.0 тыс.мЗ/сутки. В настоящее время часть стоков используется на полях земледельческого орошения (ЗПО) и закачивается в емкости сезонного регулирования (ЕСР). Освоение Астраханского газоконденсатного месторождения связано с проблемой удаления трех видов стоков: строительного рассола, природной рапы и слабоминерализованных стоков котельных. Впервые в нашей стране утилизация строительного рассола на Астраханском ГКМ проводится путем естественной выпарки в озерно-дефляционных котловинах (промышленный опыт на примере оз. Айдык) без применения i 1 ротивофи л ьтради о н н о го экрана. За 6 лет естественной выпаркой получено 72 тыс.т. садочной соли. Прогнозировать состояние окружающей среды при естественной выпарке строительных рассолов в озерно-дефляционных котловинах возможно на основе комплексных, высокоточных методов исследований с разработкой эффективных мероприятий по предупреждению и развитию техногенных процессов.

Создание в солянокv iюльных структурах подземных хранилищ запасов нефти и нефтепродуктов с попутным увеличением производства соли предусмотрено в Постановлении Правительства Российской Федерации N J 035 от 30 декабря 1992 г. "О развитии производства поваренной соли в Российской Федерации" N 47 от 21 января 1997 г. и " Об экономическом и социальном развитии Астраханской области".

Идея работы заключается в использовании разработаной комплексной (биологической, геологической, гидрогеологической и галогеохимической) экологически безопасной и экономически выгодной технологии утилизации антропогенных рассолов, природной рапы, минерализованных стоков, направленной на решение важных социальных и народно-хозяйственных задач.

Цель и задачи исследований - оценка экологической безопасности и экономической целесообразности естественной выпарки строительных рассолов, природной рапы и слабоминерализованных стоков в природных озерно-дефляционных котловинах.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• выявить возможные источники загрязнения (проанализировать химический состав каменной соли массива, промстоки, используемые для растворения, строительный рассол, садочную соль);

• провести поиск и выбор озерно-дефляционных котловин, пригодных для выпарки слабоминерализованных стоков, рассолов, рапы; выполнить прогнозное математическое моделирование генезиса природных рассолов в районах озерных котловин;

• разработать программу по постановке и проведению импактного экологического мониторинга окружающих природных объектов при естественной выпарке рассолов, слабоминерализованных стоков ( на примере оз. Айдык);

• провести опытно-промышленную выпарку строительных рассолов в природной котловине оз. Айдык с подсчетом запасов и определением кондиций садочной соли. Как перспективное направление в работе -провести исследования по получению иодированной поваренной соли путем использования для растворения каменной соли природных, иодсодержащих подземных вод апшеронского водоносного горизонта;

• разработать методику и расчет водно-солевого баланса естественной выпарки техногенных рассолов;

• провести оценку влияния естественной выпарки рассолов на экологическое состояние природных объектов;

• выполнить прогнозное математическое моделирование динамики ореола засоления хвалынского водоносного горизонта и почво-грунтов зоны аэрации при естественной выпарке строительных рассолов;

• определить гидрохимические особенности формирования залежи садочной соли и факторы, влияющие на процесс ее самоочищен и а и самообогащения при естественной выпарке рассолов: ® изучить структурно-текстурные особенности соляных отложений оз. Айдык, формы нахождения и характер распределения в них примесных фаз, минеральный состав садочной соли, техногенные лримеси.

Методика исследований. Исследования базировались на комплексных методах, включающих теоретические разработки, лабораторные и долевые работы, прогнозное математическое моделирование с решением прямых и обратных задач. В качестве изучаемого объекта исследовались природные системы: водоносные горизонты, лочво-грунты зоны аэрации, природные рассолы (в т.ч. рала), подземные воды. Техногенные рассолы и сточные воды, техногенная залежь садочной соли рассматривались как природно- техногенные элементы в составе природных ландшафтов.

Научная новизна работы заключается в разработке комплексною гидрогеохимического подхода в решении проблемы утилизации стоков различной минерализации в лриродные озерно-дефляционные котловины и оценке воздействия естественной выпарки на окружающую среду. Новизна разработок подтверждена двумя свидетельствами на изобретения. На основе промышленного опыта, теоретических и экспериментальных исследований получены новые научно-методические и практические результаты, выносимые на защиту:

1. оценка возможности формирования крепких природных рассолов в озерно-дефляционных котловинах с использованием прогнозного математического моделирования;

2. классификация озерно-дефляционных котловин по степени их пригодности для утилизации стоков различной минерализации (включая строительные рассолы):

3, обоснование расчетной схемы параметров миграции рассольного ареала в грунтовых водах хвалынского водоносного горизонта путем аналитического решения обратной задачи и прогноз солепереноса в зоне аэрации при фильтрации рассола из чаши озера в хвалынский водоносный горизонт;

4, научно-методические принципы и рекомендации по постановке и проведению импактного экологического мониторинга поверхности и подземных вод при естественной выпарке рассолов с использованием гидрогеологических, геофизических (ВЭЗ), геохимических, химико-аналитических и других методов исследований:

5, экологически безопасная технология утилизации строительных рассолов, включающая естественную выпарку в озерно-дефляционных котловинах.

Практическая значимость. На основании выполненных теоретических, натурных и экспериментальных исследований разработаны и обоснованы мероприятия по обеспечению экологической безопасности природных объектов при освоении газоконденсатных месторождений, приуроченных к областям с аридным климатом, в частности:

- для успешной, безаварийной проходки продуктивных и разведочных скважин на нефть и природный газ складирование самоизливающейся природной рапы проводить в близрасположенные. предварительно исследованные, озерно-дефляционные котловины для последующей переработки ее, с целью извлечения ценных промышленных компонентов:

-для обеспечения строительства и эксплуатации подземных хранилищ в каменной соли, утилизацию хлоридно-натриевых рассолов осущестлять с использованием естественной выпарки в озерно-дефляционных котловинах с попутным получением пищевой поваренной соли ;

- ьиервые, в лиде промьiш л он ниги опыта, получена техногенная залежь пищевой садочной соли высших сортов в результате естественной выпарки строительных рассолов в природной озерно-дефляционной котловине без применения противофильтрационного экрана (получено авторское свидетельство);

- предложен принципиально новый способ получения йодированной пищевой поваренной соли естественной выпаркой рассолов, получаемых путем растворения каменой соли экологически чистой йодсодержащей водой апшеронского водоносного горизонта в процессе строительства подземных резервуаров (лабораторный опыт) (получено авторское свидетельство);

- осуществлять естественную выпарку слабоминерализованных стоков котельных, котлов-утилизаторов, воды из емкостей сезонного регулирования (ЕСР) Астраханского ГПЗ в озерно-дефляционных котловинах, улучшая при этом экологию окружающей Среды;

Личный вклад автора в настоящую работу заключается в следующем:

- анализ природных условий района;

- разработка экологического обоснования экологической безопасности естественной выпарки строительных рассолов АГКМ;

- анализ источников возможного загрязнения строительных (техногенных) рассолов;

- проведение режимных наблюдений за состоянием природных объектов в районе озер Карасор и Айдык и обработка полученных результатов;

- проведение полевых работ по исследованию природных условий озерно-дефляционных котловин. Анализ геолого-гидрогеологических условий котловин и оценка их пригодности для закачки стоков различной минерализации;

- оценка качества соли, анализ результатов исследований причин улучшения качества соли при естественной выпарке; оценка влияния естественной выпарки техногенных рассолов в из. Айдык на окр у жающую среду.

Предложен принципиально новый способ по использованию подземных вод надсолевого комплекса (апшеронский водоносный горизонт) для растворения каменной соли при строительстве подземных резервуаров через буровые скважины с одновременным получением йодсодержащих рассолов. Проведена оценка возможности получения йодированной соли (лабораторные рабо^гы) естественной выпаркой йодированных рассолов.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований и разработок использованы: * в научно-технических документах, к которым относятся:

-"Оценка возможности и экономической целесообразности естественной выпарки рассола, отходящего со строительной площадки подземного хранилища Астраханского ГКМ";

-"Обоснование экологической безопасности и экономической целесообразности утилизации слабоминерализованных стоков и воды ЕСР в озерно-дефляционную котловину 14-i";

-"Мониторинг природных объектов при утилизации строительных рассолов в озера Карасор и Айдык";

-"Разработка технических решений по борьбе с межколонными давлениями и рапопроявлениями при бурении разведочных и промысловых скважин на Астраханском ГКМ";

- "Разработка способов утилизации природных рассолов (рапы), получаемой при бурении промысловых и разведочных скважин на перспективных площадях Астраханского ГКМ";

- СНиП 34-02-99 "Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки";

- Свидетельство ]М 1397886 "Солерегулирующий элемент";

- Свидетельство N 99J25369 "Способ получения поваренной пищевой соли, в т.ч. иодированной/'

К настоящему времени построено 8 ПР, завершены и приняты к строительству проекты двух ПР природного газа, разработан и применен на практике способ ухилизшщи строительных рассолов путем естественной вы парки в оз, Айдык без применения пpo rn вофил ьтрацион иы х э кранов с получением пищевой поваренной соли; разработан проект на эксплуатацию котловины J 4-j для закачки в нее слабоминерализованных стоков и воды ЕСР Астраханского ГПЗ.

Апробация работы. Основные результаты работы, отдельные положения и разделы диссертации докладывались и получили одобрение: на совещании "Проблемы управления качеством продукции, сертификации и экологии в условиях рыночных отношении и л ути их решения " (г, Калининград, сентябрь, 1994 г.); на конференции МГУ природообустройства (апрель 2000 г.); на Всемирном соляном Конгрессе (Нидерланды^ Гаага, май 2000 г.) Публикации по теме исследований, По теме диссертации опубликовано 12 работ, получено 2 авторских свидетельства на изобретения,

Структура и объем работы, Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, 19 приложений, списка литературы из 83 наименований. Диссертация имеет общий объем 2 страниц текста, включает 47 таблиц, 23 рисунка.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Коренева, Инна Ивановна

Выводы к главе 6. Выполнен технико-экономический расчет закачки строительных рассолов И минерализованных стоков в нижнемеловой водоносный горизонт и, как альтернатива этому способу, выпарки в озерно-дефляционной котловине Айдык и 14-1.

Всего на бурение гидронаблюдательных скважин на котловине 14-1 при сбросе в нее минерализованных стоков будет израсходовано 125 тыс. руб.

Для закачки минерализованных стоков в нижнемеловой водоносный потребуется израсходовать 102.0 млн. руб. С учетом строительства водоводов, насосной станции, резервных емкостей (примем равной 15% от стоимости бурения нагнетательных скважин) общие затраты на строительство составят:

102 + 15.3 = 117.3 млн. руб., что почти в тысячу раз превышает затраты на сооружение сети гидронаблюдательных скважин на котловине 14-1

Здесь не учтены затраты на сооружение оградительных дамб и гидрометрического поста на котловине 14-1. Но совершенно очевидно, что эти затраты не превысят расходы на строительство нагнетательных скважин и других сооружений, необходимых для закачки минерализованных стоков в котловину 14-1.

Затраты на закачку рассола в нижнемеловой водоносный горизонт составляют 38,7 млн.руб., а на естественную выпарку рассола в оз. Айдык - 10.2 млн.руб. Расчет показывает, что затраты на закачку рассола в нижнемеловой водоносный горизонт более чем в три раза превышает затраты на естественную выпарку рассола.

Применение закачки рассола в нижнемеловой водоносный горизонт приведет к увеличению капитальных вложений на (38.7 - 10.2) - 28.5 млн.руб. и, соответственно, удорожанию удельных капитальных вложений в строительство подземных резервуаров на 28.5 : 525= 0.0542 млн.руб/м' по сравнению с естественной выпаркой рассола.

Приведенные данные показывают, что с точки зрения экономии прямых затрат на строительство подземных резервуаров естественная выпарка рассолов и минерализованных столов в озерн о - дефля ли он ны х котловинах явно предпочтительнее их закачки в нижнемеловой водоносный горизонт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На Астраханском ГКМ при строительстве подземных резервуаров в качестве растворителя каменной соли используют предварительно очищенные промстоки, воду из р. Бузан,

Впервые нашей стране, в условиях аридного климата для удаления строительных рассолов, как опытно-промышленное производство, была использована естественная выпарка в озерных котловинах Карасор и Айдык без применения противофильтрационных экранов, в результате которой было получено 72930 т. садочной соли . На протяжении нескольких лет проводился сброс крепких хлоридно-натриевых рассолов в эти котловины с проведением комплексного мониторинга подземных вод (хвалынский и хазарский водоносные горизонты) и грунтов зоны аэрации. Гидрогеологическим и геофизическими (ВЭЗ) исследованиями была зафиксирована динамика рассольного ареала.

Решение проблемы по утилизации стоков (строительных рассолов, ралы и минерализованных стоков) зависит от многих факторов, в том числе и от выбора места складирования. Значительный объем опытных, гидрогеологических, геофизических и химико-аналитических исследований состояния подземных вод, приуроченных к хвалынско-хазарским от жжениям, изучение почв зоны аэрации, а также оценка составляющих вомяого и солевого балансов озерной котловины Айдык в процессе вьгтарки строительных рассолов, позволили предположить возможность использования подобных морфологических структур для утилизации стоков различной минерализации.

В качестве основных выводов по работе можно отметить следующее:

1. Разработана комплексная (биологическая, геологическая, гидрогеологическая и галогеохимическая) экологически безопасная и экономически выгодная технолопь-я утилизации антропогенных рассолов, природной рапы и минерализованных стоков, направленная на решение важных социальных и народно-хозяйственных задач.

2. Прогнозным математическим моделированием была принципиально доказана возможность формирования крепких природных рассолов <170 г/л) в пределах озерных котловин в условиях аридного климата при условии существования гидравлической связи между хвалынским и хазарским горизонтами по тектонически ослабленным зонам в глинах. Натурными исследованиями в регионе было установлено наличие в некоторых озерных котловинах крепких природных рассолов с минерализацией до 320 г/л,

3. Проведенные комплексные региональные исследования озерно дефляционных котловин позволили выделить ряд котловин, гидрогеологические условия которых сходны с условиями котловин Айдык, Карасор и 14-1. В результате была проведена классификация котловин по гидрогеологическим условиям и степени пригодности их для утилизации рассолов, природной рапы и слабоминерализованных стоков.

4. Впервые, в ходе промышленного опыта, естественной выпаркой рассолов в озерно-дефляционой котловине оз. Айдык, без применения противофильтрационного экрана, получена техногенная залежь пищевой поваренной садочной соли, которая в настоящее время успешно разрабатывается и реализуется населению (на способ получения пищевой соли естественной выпаркой имеется авторское свидетельство). Вес месторождения в 1.5 раза превышает вес потерь соли в ходе фильтрации.

5. Обоснование расчетной схемы параметров миграции рассольного ореола в грунтовых водах хвалынского водоносного горизонта путем аналитического решения обратной задачи включало расчет истинной скорости фильтрации и коэффициента конвективной диффузии (V ист и D l)- Многолетние наблюдения за динамикой рассольного ареола в Хвалынском водоносном горизонте с использованием уравнения одномерной фильтрации позволили определить истинную скорость фильтрации рассола по различным направлениям, которая составила 32 м/год; оценить коэффициенты конвективной диффузии и получить достоверные цифры среднемноголетних фильтрационных потерь. За 8 лет фильтрации рассола в хвалынский горизонт граница ореола засоления продвинулась на 240 м от уреза озера.

Математическим моделированием показано формирование рассольного ореола в начальный период фильтрации, ( до 1 года) и плотностная дифференциация его в разрезе.

6, При решении прогнозной задачи по оценке зоны растекания техногенных рассолов в Хвалынском водоносном горизонте была использована современная численная модель фильтрации и массотеплопереноса в водоносных пластах с учетом переменной плотности подземных вод (К. Восс, Геологическая служба США, 1999 г.] SUTRA,

Результаты прогноза распространения рассола в Хвалынском водоносном горизонте свидетельствуют о том, что в течение года зона растекания техногенного рассола в Хвалынском водоносном горизонте не превышает 200 м,

7, Изменение состава рассола, освобождение его от механических примесей, солей кальция, тяжелых металлов происходит непосредственно в подземном резервуаре в процессе растворения каменной соли, а также в рассолопроводе на пути к озерам-накопителям и, в конечном итоге, - в самом озере за счет воздействия ряда природных факторов, в том числе низких зимних температур.

Наличие техногенных примесей в садочной соли является показателем технического состояния сооружений (обсадных колонн буровых скважин и рассолопроводов)

8, Показана возможность и предложен принципиально новый способ получения йодированной пищевой поваренной соли естественной выпаркой йодированных рассолов, получаемых путем растворения каменной соли экологически чистой йодсодержащей водой апшеронского водоносного горизонта в процессе строительства подземных резервуаров (лабораторный опыт, получено авторское свидетельство). Использование предложенного метода ликвидирует проблему водоснабжения при строительстве подземных резервуаров и одновременно решит социальную задачу по обеспечению иодированной пищевой поваренной солью экологически опасные регионы, отличающиеся повышенным процентом заболевания тиреотоксикозом.

Я Разработана программа по проведению импактного экологического мониторинга поверхности и подземных вод при естественной выпарке строительных рассолов с использованием гидрогеологических, геофизических, геохимических, химико-аналитических методов исследований с одновременным созданием геофильтрационной, геомиграционной математических моделей и модели конвективного теплопереноса.

Основные концепции импактного мониторинга включают расшифровку: объектов наблюдений, системы показателей, системы наблюдений (общие принципы подготовки и проведения мониторинга; некоторые теоретические и практические особенности проведения мониторинга).

Проведение режимной термометрии в обсаженных скважинах целесообразно для фиксирования сезонных колебаний температуры грунтовых вод, связанных с динамикой температурного (и солевого) ареала.

Для маломощного (до нескольких метров) горизонта проведение режимных профилей ВЭЗ позволит напрямую использовать этот показатель для предварительной оценки истинной скорости и коэффициента конвективной диффузии.

Следует учитывать влияние региональных факторов возмущения (циклы маловодных и многоводных лет, колебания уровня Каспийского моря, р. Ахтубы и Берекет) и локальные факторы возмущения (ливневые осадки, грунтовое испарение, режим сброса рассола в озеро и связанные с этим колебания уровня рассола в озере и т.д.). fO. Сравнительная технико-экономическая оценка естественной выпарки рассола и закачки в водоносный горизонт показала, что утилизация техногенных рассолов и слабоминерализованных стоков в озерно-дефляционные котловины в десятки раз дешевле закачки их в

22 нижнемеловой водоносный комплекс (Ki). Стоимость конечного продукта - садочной соли 1 сорта - в ценах 1990 г. (140 руб./тонну) составила 140.0 руб. х 55852 — 7.82 млн.руб. ; при оптовой цене 1 сорта - 820 руб./тонну - 820.0 руб. х 55852 - 45.8 млн.руб.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Коренева, Инна Ивановна, Москва

1. Ананян А.К. Дренаж при освоении содовых солончаков. Изд-во «Колос», М., 1971.

2. Апполов Б.А., Ремизова С.С. Определение истинной величины испарения с поверхности водоемов. Тр. Института океанологии. Т.37, изд. АН СССР, 1960. с. 3-5.

3. Бецинский П.А. К вопросу об определении коэффициента водоотдачи водоносных пластов. «Гидрология и метеорология». София, изд. Болгарской АН, 1960, N 6, с. 13-22.

4. Боревский Е.В., Самсонов Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. М., Недра, 1979.

5. Буренков Э.К., Гинзбург Л.Н., Грибанова Н.К. и др. Комплексная эколого-геохимическая оценка техногенного загрязнения окружающей природной Среды. М., 1997.

6. Буренков Э.К., Морозова И.А., Смирнова Р.С., Соколов Л.С. и др. Использование методологии прикладной геохимии в экологических исследованиях // Геохимические методы в экологических исследованиях. М„ 1994.

7. Валяшко М.Г. Методика физико-химического исследования соляных озер. В кн. «Методика комплексного исследования соляных озер». Л.-М.: Госгеолхимиздат, 1935.

8. Валяшко М.Г. Закономерности формирования месторождений солей. Изд-во МГУ, 1962.

9. Временная инструкция о порядке проведения оценки воздействия на окружающую среду при разработке технико-экономических обоснований (расчетов) и проектов строительства народно-хозяйственных объектов и комплексов. М., Госкомприрода, 1990.

10. Геологический словарь. Т.1., 1978.

11. Глазовская М.А. Биогеохимическая организованность экологического пространства в природных и антропогенных ландшафтах, как критерий их устойчивости // Изв. АН. Сер. географическая. 1992. N 5.

12. Голодковская Г.А., Куринов М.Б. Экологическая геология наука о геологической среде // Геоэкология. 1994. N2.

13. Горбатов B.C., Зырин Н.Г. Адсорбция Zn, Pb, Cd почвой и кислотно-основное равновесие // Вест. Моск. ун-та. Сер. 17, Почвоведение. 1988. N 3.

14. Гринбаум И.И. Расходометрия гидрогеологических и инженерно-геологических скважин. М., Недра, 1975.

15. Гринбаум И.И. Об оценке водоотдачи и активной пористости рыхлообломочных грунтов по коэффициенту фильтрации.-»Разведка и охрана недр», 1965, N 10, с. 45-51.

16. Голованова О.В. Моделирование геофильтрации и геомиграции в целях прогноза подтопления и загрязнения природных вод на территории Астраханского газоконденсатного месторождения. -М.; ИРЦ Газпром, 1994.

17. Ганиев К.Г. Испарение и инфильтрационное питание грунтовых вод (на примере орошаемых земель) Ташкент, ФАН, 1979.

18. Гидродинамические и физико-химические свойства горных пород. Ред. Н.Н.Веригин. // Недра, 1977.

19. Геоморфологические методы при нефтегазопоисковых работах. Тр. ВНИГНИ, вып. L1V, //Недра, 1966, с. 115.22.3дановский А.Б. Галургия. Д., // «Химия», 1972.

20. Иванцов О.М. Хранение сжиженных углеводородных газов. // Недра, 1973. с. 224.

21. Калашников П.И., Коренева И.И. . О возможности естественной выпарки рассола при строительстве подземных хранилищ в отложениях каменной соли. // Нефтяное хозяйство 1986, .N4., с. 31-32.

22. Кесь А.С. Изучение процессов дефляции и перенос солей и пылиУ //Проблемы освоения пустынь. N 1, 1983.

23. Ковда Е.А. Происхождение и режим засоленных почв. Т. 1-2. // АН СССР, 1947, с. 15-18.

24. Константинов А.Р. Испарение в природе. // Гидрометеоиздат, 1968.

25. Крайнов Р.С., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод. //Недра, 1980, с. 12.

26. Коренева И.И., Манукьян В.А., Федоров Б.Н. Отбор и утилизация рапы. // »Газовая промышленность», N 9, М., 1999 , с. 70.

27. Коренева И.И., Манукьян В.А., Бирюлин А.Б. Утилизация строительного рассола путем естественной выпарки с целью получения пищевой и технической соли». // «Экология в газовой промышленности», вып.З., М., 2000 , с. 23.

28. Коренева И.И., Манукьян В.А., Смирнов В.И. Использование подземных вод, содержащих йод, для размыва резервуаров в каменной соли с получением йодированной соли. В сб. Всемирный соляной Конгресс. Нидерланды, Гаага, май 2000 (Аппробация).

29. Коренева И.И., Манукьян В.А. Утилизация строительных рассолов с получением йодированной соли. // «Газовая промышленность» , N 3, 2000 , с. 69.

30. Зб.Коренева И.И., Манукьян В.А., Кривоконева Г.К., Спирин В.П. Минералогические особенности садочной соли техногенного месторождения оз. Айдык. М. // «Газовая промышленность», N 5, 2000, с. 60-62.

31. Н.Е.Кошелева, И.С.Пашковский. Моделирование формирования качества воды в водохранилище Сасык. М., «Водные ресурсы», т. 23, N 1, 1996, с. 66-72.

32. Крамбейн B.C., Гаррелс P.M. Происхождение и классификация химических осадков в зависимости от рН и окислительно-восстановительных потенциалов. В сб. «Термодинамика геохимических процессов. // Изд.ИЛ, I960., с. 73-121.

33. Кузнецов В.И., Голубев B.C., Семьяк А.И., Ремизова С.С. Определение испарения с накопителей промышленных стоков и засоленных водоемов. // Материалы междуведомственного совещания по проблеме изучения испарения с водной поверхности.//JI., 1969, с. 35.

34. Кудельский А.В. Гидрогеология, гидрогеохимия йода. Минск // Наука и техника, 1976.

35. Ландшафтно-геохимические основы фонового мониторинга. / Под ред. М.А.Глазовской. М., 1995.

36. Лисичкин A.M., Коренева И.И. «Хранение нефтепродуктов в многолетнемерзлых породах». // «Нефтепромысловое дело и транспорт нефти». М., 1984 , вып.5, с. 36.

37. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. // М., 1998.

38. Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. // Недра, 1986.

39. Мазуров В.А. Подземные газонефтехранилища в отложениях каменной соли.//Недра, 1982.- 208 с.

40. Маринов Н.А. Жидкие руды Земли. // Геология рудных месторождений, 1980, N6.

41. Мироненко В.А., Румынии В.Г. Проблемы гидрогеоэкологии. // Изд-во МГГУ, 1999.4 7.Методические рекомендации по применению гелиометрических исследований при решении геологических задач. // Мингео СССР, ВИМС, 1987.

42. Пелып А.Д. Динамика десульфатизационного процесса. // Тр. Солян.лаб.

43. АН СССР. (ВИГ), вып. Х1У, 1937.

44. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. // Недра. М. 1969.

45. Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки. СНиП 3402-99. // Стройиздат, 1999. -е. 110 .

46. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. // Финансы и статистика, 1995.

47. Проблемы экологии России. Под ред. Данилова-Данильяна В.И. М., 1993.

48. Смирнов В. И. Строительство подземных газонефтехранилищ. //Газоилпресс, 2000. с. 249 .5 5. Смирнов С.И. Происхождение солености подземных водседиментационных бассейнов. М. //Недра, 1971.

49. Сонненфельд П. Рассолы и эвапориты. // Мир, 1988. с. 478 .

50. Тлеубергенов С.Т. Экологические проблемы Прикаспийского региона. Аналитический обзор. Алма-Ата, 1990.

51. Шнитников А.В. О внутривековых колебаниях уровня степных озер на юго-востоке центральной Европейской части СССР. //Тр. Лаборатории озероведения АН СССР, 11, 1953.

52. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. //МГУ, 1995.

53. Шестаков В.М. Мониторинг подземных вод принципы, методы, проблемы. // Геоэкология, 1993, N 3.

54. Экологические функции литосферы. Под ред. В.Т.Трофимова. // Московского Университета. М., 2000.

55. Язвин JI.C., Зекцер И.С. Изменение ресурсов подземных вод под влиянием техногенной деятельности // Водные ресурсы. 1996. Т. 23. N 5.

56. V.A. Manoukian, I.I.Korenewa, and B.N. Fedorov. Utilization of building brines in the process of creating underground reservoirs using method of dissolving in rock salt beds. 8 th World Salt Symposium. V. 1. 2000 Elsevier, p.p. 889.

57. Ackermann F., Berkmann H., Schleihert U. Monitoring of Heavy Metals in Coastal and Estuarine Sediments Environmental Nechnology. Lett.4.P.

58. Bennett G., D. Groundwater: an undervaluend resource. Ged. Surv. Yearbook, Fiscal Year 1978. Washington, D.C., 1979.

59. White D.E. Environment of generation of some base metal ore deposits.

60. Econ. Geol., 1968, V.63, N4.

61. Бондарчук JI.С., Гладков А.Е., Кнутова Т.Г. Проект разведочного бурения на Астраханском месторождении (отчет); ВолгоУралНИПИГаз, фонды ВУНИПИГаз, Оренбург, 1962.

62. Кривко Л.Ф. Отчет о гидрогеологической и инженерно-геологической съемке масштаба 1:50000 территории строящегося ГПЗ, Астрахань, 1987.

63. Калашников П.И., Коренева И.И., Неупокоев В.И. Солерегулирующий элемент. Авт.свидетельство N 1397886. Заявка 4037559 от 22 января 1988 .

64. Калашников П.И., Коренева ИИ. «Оценка возможности и экономической целесообразности естественной выпарки рассола, отходящего со строительной площадки подземного хранилища Астраханского ГКМ», фонды ВНИИПромгаз, М., 1983.

65. Коренева И.И., Манукьян В.А., Смирнов В.И., Федоров Б.Н., Бирюлин. Способ получения поваренной пищевой соли, в том числе йодированной. Авт.свидетельство N 99125369. Заявка от 03.12.99 .

66. Отчет по теме «Исследование влияния испарения, осадков и температурного режима на изменение концентрации рассола в рассолохранилищах в течение года». Фонды ВНИИПромгаз, Валдай, 1968.

67. Отчет н.и. «Разработать технические решения по экологически безопасному способу сбора и хранения рапы, получаемой при строительстве продуктивных скважин на АГКМ и на перспективных площадях». Эт.1., Москва, фонды ДАО «Промгаз», 1996.

68. Отчет н.-и. «Мониторинг окружающей Среды при естественной выпарке строительного рассола Астраханского ГКМ с использованием геолого-гидрогеологических и геофизических методов контроля.» Эт.4., москва, фонды ДАО»промгаз», 1996.

69. Отчет н.и. «Изучение погребенной речной сети в районе Астраханского газоконденсатного комплекса». Астрахань, АНИПИГаз, 1993.

70. Отчет н.и. Детальная разведка линз пресных и солоноватых вод в Астраханском Заволжье (Аксарайские степи). Приволжскаянефтегазоразведочная экспедиция, Астрахань, 1976.