Спосіб контролю захоронення промислових стоків

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАХОРОНЕНИЯ ПРОМЬШШЕННЫХ СТОКОВ, включающий регистрацию в процессе закачки промышленных стоков в нагнетательную скважину давления на насосных агрегатах, устье и в заколонном пространстве скважины и периодическое проведение термометрии и дебитометрии по стволу скважины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса контроля, измеряют давление в заколонном и межколонном пространствах, а по сопоставлению начальных и текущих значений давлений и данных термометрии и дебитометрии судят о ' состоянии процесса закачки. 1162950 Изобретение относится к горному делу, преимущественно к нефтегазодобывающей промышленности, и предназначено для использования в процессе захоронения попутных промысло- 5 вых вод при разработке газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений , а также при эксплуатации подземных хранилищ газа. Известен способ контроля за рас- 10 пространением стоков в поглощающих горизонтах путем гидрогеологических и геофизических исследований наблюдательных скважин, а также технического состояния нагнетательных 15 скважин и другого оборудования полигона захоронения промстоков путем установки на насосах и скважинах манометров для измерения давлений иа агрегатах, в затру&ном пространстве 20 и на устье и проведением наблюдении за ними \_\ 1. При этом способе используется серия наблюдательных скважин для наблюдения как за поглощающим гори- 25 зонтомь так и за вышезалегающими водоносными горизонтами. Их количество для одного полигона захоронения сточных вод можетдостигать одного-двухдесятков скважин и более .Контроль осущест- 30 вляется отбором глубинных проб воды из каждой наблюдательной скважины с последующими проведением химических и радиоактивных анализов, наблюдениями за изменением гидродинамических ->5 условий поглощающего и смежных с Ним водоносных горизонтов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к 40 предлагаемому является способ, предусматривающий проведение геофизического гонтроля для изучения характера перемещения сточных вод в поглощающем пласте,выяснение технического состоя- *5 ния поглощающих и наблюдательных скважин с использованием термометрии, рззистивиметрии, глубинной расходометрии и повторным контролем цементирования акустическим и другими 50 видами каротажа, а также путем систематического отбора проб закачиваемых стоков на основных узлах сооружений вплоть до устья поглощающих скважин и наблюдения за измерением 55 давлений манометрами, установленными на агрегатах, в затрубном пространстве и на устье скважин \Х\. Известный способ имеет ряд недостатков: он является громоздким, объемным и, следовательно, неоперативным, что чначитепьно снижает его эффективность в условиях повышающихся требований охраны окружающей среды. Но существующему способу получение информации о состоянии процесса закачки захороняемых промстоков может затягиваться на неопределенно длительное время, тогда как эта информация должна быть выдана незамедлительно для принятия оперативного технического решения по прекращению закачки. Причинами здесь могут быть: организационное и техническое состояние готовности проведения необходимых исследований, длительность их проведения и, особенно, выполнение химических анализов под. Кроме того, не всегла можно обеспечить гарантированный контроль захоронения промстоков с помощью наблюдательных скважин, так как их местоположение необходимо изменять с учетом установления истинного направления движения закачиваемых вод. Следовательно при изменении направления движения потока закачиваемых вод возникает необходимость бурения новых наблюдательных скважин. При этом возрастает число этих скважин, способ контроля становится весьма дорогостоящим и нерентабельным. Бурение наблюдательных скважин и их наличие в пределах полигона захоронения промстоков в значительной мере предопределяет потенциальную возможность нарушения герметичности водоупоров выше поглощающего пласта, так как каждая из этих скважин может оказаться локальным очагом миграции (разгрузки) закачиваемых сточных вод. Из известного способа систематического наблюдения за измерением давлений манометрами на агрегатах, устье и в затрубном пространстве скважин не вытекает каких-либо указаний о конкретных признаках, на основании которых можно было бы судить о техническом состоянии оборудования и процесса закачки и при каких обстоятельствах этого состояния необходимо принимать соответствующие решения. Этот способ касается лишь упрощенной конструкции скважин. Между тем, существующие 4 в период опытно-промыпленных закачек устанавливается его определенная величина, которая принимается за начальную для последующего сравнения с текущим буферным давлением. При хорошем техническом состоянии поглощающей скважины и наличии пакера 14 в за^рубном пространстве начальные давления в затрубном, межколонном и заколонном пространствах идентичны и равны нулю, т.е. Р^Рд,^ =Р. =0, что означает нулевые показания, герметичность скважины и норЦель изобретения - упрощение мальное состояние давлений. Покапроцесса контроля. 15 эания этих манометров больше нуля Поставленная цель достигается означают нарушение герметичности тем, что согласно способу контроля скважины в каком-либо пространстве захоронения промышленных стоков, или одновременно во всех и, следовключающему регистрацию в процессе вательно, свидетельствует о предазакачки промышленных стоков в нагнетательную скважину давления на на20 варийном или аварийном процессе сосных агрегатах, устье и в эакозакачки. Качество цементного кольца лонном пространстве скважины и пери16 в межколонном и заколонном проодическое проведение термометрии странствах, а также пакера 14 при и дебитометрии по стволу скважины, наличии мощных и надежных водоупоизмеряют давление в заколонном и меж 25 ров 12 по условиям закачки всегда колонном пространствах, а по соподолжны обеспечивать надлежащую герставлению начальных и текущих значеметичность скважины. При соблюдении ний давлений и данных термометрии и этого условия, а оно является обядебитометрии судят о состоянии прозательным, поток закачиваемой жидцесса закачки. зо кости 13 направляется в поглощающий На фиг-1 показана схема осущестпласт и растекается в призабойной вления предлагаемого способа; на зоне 15 поглощающего пласта. При фиг.2-5 - кривые термометрии и деэтом и пресноводный горизонт 11, битометрии. равно как и другие горизонты, не заДля реализации предлагаемого 35 грязняется промстоками. Любое другое способа необходимо осуществить схему проявление негерметичности нагнетаобвязки нагнетательной системы от ем тельной системы немедленно фиксируеткости 1 очищенных и готовых к зася контрольно-измерительными прибокачке промстоков через нагнетательрами на насосе и устье поглощающей ный насос 2, нагнетательный трубопро - 40 скважины. вод 5 высокого давления, поглощаюНа фиг.2 представлены начальные щую скважину 6 и поглощающий пласт кривые термометрии а (параметры Т о ) 15. В эту же схему входят контрольи глубинной дебитометрии Ъ (параметр но-измерительные приборы: манометр 3 Д о ) , записанные в скважине при опытд л я з а м е р а н а н а с о с е текущих Р н и Нано-промышленной закачке промстоков гл ' , , 1 и показывающие интервал поглощения чальных Р е давлении 4 для замера с закачиваемой жидкости против порасхода объема закачиваемой жидкосглощающего пласта, а также отсутти на входе нагнетательного трубопроствие нарушений герметичности в освода текущего V H и начального V o , 50 тальной части поглощающей скважины. манометры 7 - Ю для замера на устье На фяг.З представлены текущие нагнетательной скважины текущих давкривые термометрии а (параметр Т.,) лений на буфере Р б , в затрубном Р' и -^ьбинной дебитометрии Ь (парамежколонном Р^ к и заколонном ?'ік метр Д ) , записанные в скважине пространствах, а также начальных давпри промышленной закачке промстоков. лений в этих же пространствах Р о , и Эти кривые четко показывают интерPj. у *VVK ^эк" Начальное давление вал поглощения с закачиваемой жидна буфере поглощающей скважины в кости против поглощающего пласта и отличие от текущего обозначено через отсутствие нарушении і ерметичі'ости Pft. Оно, как правило, больше нуля и з і 162950 требования определяют в поглощающей скважине более сложную конструкцию, в которой имеются еще нежколонное и заколонное пространства и которые известным способом не контроли5 руются. Между тем, эти пространства в поглощающей скважине являются наиболее уязвимыми с точки зрения возможных путей миграции промстоков в процессе их закачки и контроль tO этих путей должен быть наиболее тщательным. 1162950 в остальной части поглпщаюіцєй скгажины, что отвечает 1-& состояниям процесса яакачки промстоков приведенным в таблице, в которой пана оценка технического состояния нагнетательной системы и процесса 3dкачки промстоков по соотношению текущих и начальных пэрамет ров закачки. На фиг.4 представлены текущие 10 кривые термометрии а^(параметр Т,) и глубинной дебитометрии Ъ(пзраметр Д,), записанные в сквчжине при аварийном ее состоянии, коїда закачиваемые промстоки поступают не только в интервал перфорации с колонны про- 15 тчм погпоіцаюгцего пласта, но и в другие нарушенные участки о { абли) т ца, состояния 5-Я пронесса закачки). На фиг. S представлены текущие кривые термометрии а (параметры Т л ) 20 и глубинной дебитометрии Ь (парамрір Д ) , записанные в скважине при отсутствии поступления в нее промстоков и даже в интервале перфорации с при условии полной копьматации призабоинои зоны поглощающего пласга (таблина, состояние 9 процесса такачкк) и потерь жидкости в нагнетательном трубопроводе При этом состоянии признаки проявляются в течение 15соотношение текущих и начальных і20 мин с перерывами через 5-10 сут и параметров в основном такое же как более, закачку промстоков можно прои при первом. Исключение составляет текущее давление в затрубном прост- 20 должать при условии, что указанные параметры че превышают предельных ранстве поглощающей скважины, котозначений согласно регламенту закачки рое больше начального. Оно означает на нагнетательное оборудование и нарушение герметичности пакера или промстоки при этом поступают в понасосно-компрессорных труб. В целом это состояние можно характеризовать 25 глощающий пласт (фиг.2 и 3 ) . При как нормальное, так как вся остальменьших перерывах закачку промстоная система нагнетания герметична и ков прекращают и переключаются на репромстоки поступают в поглощающий зервную скважину. пласт (фиг. 2 и 3 ) . Однако заСостояние пятое. Pl^bY^Pjk^v.3^» качку промстоков можно осуществлять ' 30 Р«к>Р«**П Р >Р , V - > V H Р -Р^, Б О Ні и без пакера, но с целью предохранеТ £ТР и Д *Д 0 - аварийное состояние ния эксплуатационной колонны от длизакачки. Затрубное и закопонное тельного воздействия избыточного пространства скважины герметичны, внутреннего даваения на нее выше патак как давления равны кулю; в межкера целесообразно отмеченную негер- ,, колонном пространстве текущее давлеметичность устранить. VHI^VO', ние больше начального и больше нуля, Состояние третье. Р' =Рі!=Р..ігР*1*=РчІи= что означает нарушение герметичности цемента в межколонном простран-Д о . Это состояние закачки предавастве и за эксплуатационной колонной рийное. Повышение текущего давления щ ниже башкака технической колонны, на буфере скважины и насосе значиостальная часть нагнетательной систельно больше начального и значительтемы герметична, при этом текуиіие ное снижение текущего расхода объема параметры - буферное давление на воды по отношению к начальному при усгье скважины и давление на насоравенстве текущих и начальных осіапь- 45 с е * расход рабочего объема воды ных параметров означает снижение больше начальных; текущие і араметприемистости скважины. Нагнетательры кривых термометрии и дебитометная система при этом герметична и рии не равны і анальным (фиг.4). При промстоки поступают в поглощающий таком соотношении параметров промстопласт (фиг.2 и 3). Закачку при этом 5Q ки поступают в поглощающий пласт и можно продолжать при бопее тщательпо лутям нарушения герметичности ном наблюдении за указанными паранагнетательной системы (фиг.4). Заметрами и в случае резкого их увеликачку в этом случае немедленно пречения закачку немедленно прекращает кращают^ переключаются на резервную с переключением на резервную скважи- 5 5 скважину, а в аварийной производят ну. капитальный ремонт. =р =р = Состояние четвертое. Р'=Р,-р'=Р = Состояние шестое. Р H O г і 3 "fr "* ^ t *зк rAk'^> Г 5 г с » V H, Ъ 10 62950 Т ? Т и Д $}\„ - аварийное состояние ' закачки. Затрубное и межколонное пространство скважины герметичны, так как давления в них равны нулю; Б заколонном пространстве скважины текущее давление больше начального и больше нуля, что означает нарушение герметичности цемента; остальная часть нагнетательной системы герметична; при этом текущие ттараметры- 10 буферное даеленне на устье скважины и на насосе, расход рабочего объема воды больше начальных; текущие параметры кривы; термометрии и дебитонетрпи не равны начальным (фиг.4). !5 Промстоки при таном соотношении параметров поступают в поглоцаю'ций пласт и по путям нарушения герметичности (фиг.4). Дальнейшую закачку промстоков немедленно прекращают, г о переключаются на резервную скважину, а Б аварийной проводят капитальный ремонт. Состояние седьмое . Р.=Р .~0 V 0 P^?0i P > P v v и Рн--Р^, Т,^Т 0 и Д / Д 6 ~ аварийное состояние закачки. Затрубчое пространство герметично, так как рабочее давление равно начальному и рав ко пулю, нарушена герметичность за- ^ котонного -л межколонкото пространства, возможно t ибсадиых голоин, s на чтоуказывают превышения текущих давлений в них бопьше началг-ных и больше нуля % остальная часть пагнета 35 тельной системы герметична, при этом текущие параметры - буферное давление на устье скважины и давление на наееге, расход рабочего объема веды больше начальных; т екущие параметры 40 крї'ььіх термометрии и добитометрии не равны начальным {фиг.А). При таком соотношении параметров промстоки поступают в поглощающий пласт и по путям нарушения герметичности 4S (фиг-,А) . Закачку в этом случае немедленно прекращают, переключаются на резервную екзажкну, а ь аварийной проводят капитальный ремонт. Состояние восьмое. Р - Р^УУ; Р^,К> 50 '?Н>Г' -, Т-#Т0 и Д.*Д е - аварийное состоякие закачки. В нагнетательной системе нарушена герметичности поглощающей скважины,, так как текущие 55 давления во всех пространствах больше начальных и бэльше нуля, при этом і »глгкшє параметры - буферное нке на устье скважины и давление на насосе, расход текущего объема йоды больше начальных; текущие параметры кривых термометрии и дебитометрии не равны начальным (фиг.4). При укатанном соотношении параметров промстоки поступают в поглощающий пласт и по путям нарушения герметичности нагнетательной системы (фиг.4). Закачку промстоков в этом случае немедленно прекращают, переключаются на резервную скважину, а в аварийной производят капитальный ремонт. = =р = Состояние девятое. Pj=Pj Р*'к лл* 0 V' 4 Т( *Т а и Д,*Д 8 ~ аварийное состояние закачки. Нагнетательная система герметична , приемистость скважины равна нулю, т.е. признаки полной кольматацин приз а бой ной -ноны поглощающеГ О пласта. При этом состоянии теку' щие давлении на устье скважины равны начальным и равны нулю; текущие параметры - буферное давление на устье скважины и на насосе резко презмшают начальные за 10-15 мин наблюдения и резко снижается расход текущего объема воды по отношению к начальному за это же время без дальнейшего их восс танов пения -f текущие параметры кривых термометрии и дебитометрии резко отличаются от начальных, т е. они получаются практически прямыми линиями, означающими отсутствие интервалов поглощения (фиг.5). Закачку немедленно прекращают, переключаются на резервную скважину, а в аварийной проводят работы по восстановлению ее приемистости. Состояние десятое. Г^Р, =РМК=^УМК= и Д,*Д 0 - аварийное состояние закачки. В нагнетательной системе нарушена герметичность нагнетательного трубопровода и промстоки, не доходя устья поглощающей скважины, по- г ступают за пределы нагнетательного трубопровода. Об этом спгідетельствуют нулевые значения давлений на устье скважины во ясех пространствах, в том числе на буфере, резкое снижение текущего давления ча насосе по отношению к начальному н ье менее резкое повышение текущего ибъемд воды (за 30-15 минХ а тгкуаіИб параметры кривых термометрии и цобитометрии выра 11 , 1162950 жены прямыми линиями (фиг.5). Закачку немедленно прекращают, переключаются на резервную нитку нагнетательного трубопровода и продолжают закачку в ту же скважину. На аварийном 5 трубопроводе проводят восстановительные работы. Использование предлагаемого способа контроля захоронения промстоков по сравнению с известным обеспе- Ю чивает те технико-экономические преимущества, что возможно проведение более оперативного (в течение 10-20 мин) и надежного контроля всей нагнетательной системы (от насоса '5 до приэабойной зоны поглощающего пласта включительно); можно осуществить дифференцированную оценку технического состояния оборудования полигона захоронения и процесса закачки в . 2Q і целом и на этой основе принять мгновенное решение по предупреждению аварийного состояния, что особенно важно в современных условиях охраны окружающей среды.Исключается также сие- 2 5 тема контроля закачки промстоков многочисленных наблюдательных скважин. Процесс закачки становится более безопасным благодаря устранению 12 возможных очагов ослабления герметичности водоупоров в связи с наблюдательными скважинами и в условиях применения предлагаемого более оперативного и надежного способа контропя закачки, до предела упрощается сама система контроля (оператор по обслуживанию оборудования нагнетательной системы успешно выполняет контроль процесса закачки по данным текущих замеров давлений на насосе и устье поглощающей скважины, а 1 также расхода воды) , высвобождается земля для других целей и становится ненужной организация санитарно-защитных зон вокруг каждой наблюдательной скважины, снижаются материальные затраты. Все это является очень важным в экономическом, организационном и социальном планах. Достаточно отметить, что за счет высвобождения затрат на бурение, строительство и обслуживание 10-15 наблюдательных скважин глубинами от 100 до 1000 м только одного полигона захоронения экономический эффект может достигать 500-700 тыс.руб. \ Перечень Сопоставление текущих и наСОСТОЯНИЯ чальных параметров закачки на насосе и трубопроводе процесса закачки промстоков Давление насосе Расход объемов воды пос ле насоса Сопоставление текущих и начальных давлений Сопоставление текущих и на устье поглощающей скважины начальных кривых термометрии и дебитометрии в Пространство поглощающей скважине трубное (буферное) затрубное межко- І заколонлонное ное Категория со- стояния закачки промсто- « ков Параметры Параметры термометрии дебцтометрии .. J 1 Н 2 Ку 3 v° А Vpi А 7 9 10 Н П v 5 8 U П 4 6 K А Vpi р >р P s >»p u А Pj-P^-O А P А v-V° ON Ш О 1162950 • л Фиг.1 1162950 ft )7 20 40 80 120 160 200 Щ 23 26 29 32 35 38 °С 35 38 °С об мин 29 32 і * 1 16^950 го 23 26 29 32 35 2000 ФигЦ Щ і /7 20 23 1 1 н 80 /20 \ №0 26 29 і——і 200 од мин «О 750 5 J5 39 1162950 Редактор Е.Папл Составитель И.Карбачинская Техред С.Мигунова Корректор Е.Сирохман Заказ 4071/29 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4