Проектирование и строительство нормативно-методические документы arrow Объекты нефтяной и газовой промышленности arrow РД 51-31323949-48-2000 Гидрогеоэкологический контроль на полигонах закачки промышленных сточных вод  
15.08.2018
    
РД 51-31323949-48-2000 Гидрогеоэкологический контроль на полигонах закачки промышленных сточных вод

Открытое акционерное общество «Газпром»

Информационно-рекламный центр газовой промышленности

(ООО «ИРЦ Газпром»)

ГИДРОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
КОНТРОЛЬ НА ПОЛИГОНАХ
ЗАКАЧКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ
СТОЧНЫХ ВОД

(Методическое руководство)

РД 51-31323949-48-2000

(Под редакцией доктора геолого-минералогических наук В. П. Ильченко)

Москва 2000

Руководящий документ содержит обширный материал правового, нормативно-методического и научно-технологического характера по реализации технологии захоронения промышленных сточных вод на предприятиях ОАО «Газпром». Главной составляющей документа являются отраслевые правила, определяющие особенности и последовательность выполнения работ по научно-техническому обоснованию, проектированию, строительству и эксплуатации систем подземного захоронения сточных вод.

Настоящее методическое руководство по гидрогеоэкологическому контролю на полигонах закачки промышленных сточных вод разработано в отрасли впервые.

Разработан во ВНИИгазе при участии ВолгоУралнипигаза, Севкавнипигаза, Тюменниигипрогаза.

Прошел апробацию на предприятиях ОАО «Газпром».

Согласован генеральным директором ООО «ВНИИгаз» А.И. Гриценко

(03.02.2000 г.), начальником Управления науки, новой техники и экологии ОАО «Газпром» А.Д. Седых (07.02.2000 г.), зам. министра топлива и энергетики РФ Г.С. Устюжаниным (№ УГ-1906 от 13.03.2000 г.), первым заместителем министра природных ресурсов РФ В.А. Пак (№ 11-2-15/143 от 28.03.2000 г.), статс-секретарем - первым заместителем начальника Госгортехнадзора РФ Е.А. Ивановым (№ 02/267 от 08.06.2000 г.).

Утвержден зам. Председателя Правления ОАО «Газпром» В.В. Ремизовым (10.02.2000 г.).

Вводится в действие со дня опубликования сроком на пять лет для практического применения на предприятиях ОАО «Газпром».

Разработчики:

канд. техн. наук Е.В. Дедиков (ОАО «Газпром»), д-р геол.-минер. наук В.П. Ильченко (ВНИИгаз), канд. геол.-минер. наук О.М. Севастьянов (ВолгоУралнипигаз), д-р техн. наук Э.Б. Бухгалтер (ВНИИгаз), канд. геол.-минер. наук .B.C. Гончаров (ВНИИгаз), канд. геол.-минер. наук Т.В. Левшенко (ВНИИгаз), канд. геол.-минер. наук Б.П. Акулинчев (Севкавнипигаз), Н.М. Петухова (Севкавнипигаз), А. П. Каменев (Тюменниигипрогаз), О. Г. Бешенцева (Государственный комитет по охране окружающей среды Ямало-Ненецкого автономного округа), А.В. Струевич (ОАО «Газпром»).

Рецензенты:

Всероссийский научно-исследовательский институт охраны природы, д-р геол.-минер. наук В. А. Грабовников (Госцентр «Геомониторинг»), д-р юр. наук, проф. Б. В. Ерофеев (Московская государственная юридическая академия).

СОДЕРЖАНИЕ

 TOC o "2-3" h z "Заголовок 1;1" Введение. 3 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330030000000

1. Правовая база подземного захоронения сточных вод. 3 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330031000000

1.1. Условия захоронения (сброса) сточных вод в глубокие водоносные горизонты.. 5 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330032000000

1.2. Порядок пользования недрами для захоронения (сброса) сточных вод. 5 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330033000000

1.3. Границы горного отвода. 6 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330034000000

1.4. Сроки пользования недрами. 6 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330035000000

1.5. Платежи за право пользования недрами. 6 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330036000000

1.6. Требования к условиям недропользования, к консервации или ликвидации поглощающих скважин. 6 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330037000000

2. Мировой и отечественный опыт подземного захоронения сточных вод. 7 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330038000000

3. Общие сведения о сточных водах предприятий газовой промышленности. 13 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900330039000000

4. Критерии выбора способа нейтрализации и обезвреживания сточных вод. 16 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900340030000000

5. Геологические и гидрогеологические условия подземного захоронения сточных вод. 17 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900340031000000

5.1. Региональные геолого-гидрогеологические предпосылки подземного захоронения промышленных сточных вод. 17 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900340032000000

5.2. Требования к поглощающим горизонтам и экранам.. 19 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900340033000000

5.3. Основные поглощающие горизонты нефтегазоносных провинций России. 20 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900340034000000

6. О создании подземных хранилищ промышленных сточных вод на период хранения, исчисляющийся веками. 24 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900350031000000

7. Оценка совместимости промышленных сточных вод с пластовыми водами и породами*. 27 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900350032000000

7.1. Условия обеспечения приемистости пласта в течение длительной эксплуатации. 28 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900350033000000

7.2. Свойства породы пласта-коллектора. 28 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900350034000000

7.3. Характеристика пластовой воды.. 30 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900350035000000

7.4. Характеристика сточных вод. 30 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900350036000000

7.5. Прогнозирование образования неорганических солей. 32 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900350037000000

8. Методы геолого-гидрогеологических исследований на объектах подземного захоронения сточных вод. 39 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900360032000000

9. Гидродинамические исследования на полигонах закачки промышленных сточных вод. 45 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900360033000000

9.1. Гидрогеологические опробования на объектах закачки сточных вод в водоносные горизонты.. 45 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900360034000000

9.2. Гидродинамические прогнозные расчеты подземных хранилищ сточных вод. 50 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900360037000000

10. Характеристика проектируемого полигона захоронения сточных вод как источника воздействия на окружающую среду. 55 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370030000000

11. Определение нормативов предельно допустимых сбросов вредных веществ в подземные водные объекты.. 63 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370031000000

12. Технология осуществления подземного захоронения сточных вод. 65 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370032000000

12.1. Последовательность работ по захоронению сточных вод. 65 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370033000000

12.2. Предпроектные проработки и исследования. 65 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370034000000

12.3. Принципы проектирования систем подземного захоронения сточных вод. 66 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370035000000

12.4. Гидрогеоэкологическая экспертиза предпроектных и проектных решений. 68 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370036000000

12.5. Требования к скважинам системы подземного захоронения сточных вод. 69 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370037000000

12.6. Пробная закачка сточных вод. 70 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370038000000

12.7. Строительство, опытно-промышленная и промышленная эксплуатация систем подземного захоронения сточных вод. 71 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900370039000000

13. Охрана недр и окружающей среды при подземном захоронении сточных вод. 72 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380030000000

13.1. Контроль и анализ эксплуатации систем подземного захоронения сточных вод. 73 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380031000000

13.2. Основы гидрогеоэкологического мониторинга. 75 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380032000000

14. Согласование и утверждение технологических схем и проектов обустройства полигонов захоронения сточных вод. 77 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380033000000

15. Гидрогеоэкологический аудит. 77 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380034000000

16. Современная система платежей за загрязнение окружающей среды.. 78 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380035000000

17. Размеры и порядок взимания платежей за право пользования недрами на полигонах закачки сточных вод. 80 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380036000000

Список использованной литературы.. 80 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F0054006F0063003500320030003500360039003900380037000000

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее методическое руководство содержит обширный материал правового, нормативно-методического, научно-технологического характера по реализации технологии подземного захоронения сточных вод (ПЗС). Главной составляющей документа являются отраслевые правила, определяющие особенности и последовательность выполнения работ по научно-техническому обоснованию, проектированию, согласованию, строительству и эксплуатации систем ПЗС. Документ предназначен для использования при подземном захоронении сточных вод газовой промышленности в условиях, существенно отличающихся от условий функционирования объектов других отраслей экономики. Специфику этих условий определяет следующее:

промышленные сточные воды (жидкие отходы) нефтегазового комплекса в значительной части представляют воду, добытую вместе с газом, нефтью, углеводородным конденсатом и поэтому подлежащую возврату в недра;

в результате отбора углеводородов в недрах образуются обширные области с пониженным пластовым давлением; закачка сточных вод позволяет частично восстановить нарушенное природное гидродинамическое равновесие;

газовая промышленность располагает необходимой геолого-промысловой информацией, технологиями, скважинами, оборудованием; на ее предприятиях в течение десятилетий успешно практикуется захоронение сточных вод в глубокозалегающие поглощающие горизонты;

объемы сточных вод предприятий газовой промышленности сравнительно невелики.

Методическое руководство базируется на многолетнем опыте теоретических разработок, лабораторных экспериментов, проектирования, строительства и эксплуатации систем подземного захоронения сточных вод в различных отраслях экономики, и прежде всего в газовой промышленности. Документ создан на основе законодательных и нормативных актов Российской Федерации. По мере изменения законодательства он подлежит корректировке для приведения его в соответствие с правовой базой.

Руководство подготовлено авторским коллективом высококвалифицированных специалистов в области газопромысловой гидрогеологии, охраны окружающей среды и гидрогеоэкологии.

Работа отмечена в качестве приоритетной в ежегодном (1999 г.) выпуске отчета ОАО «Газпром» в области охраны окружающей среды.

В процессе работы над документом авторы учли замечания и пожелания рецензентов и согласовывающих сторон. Наиболее ценные замечания были получены от специалистов Всероссийского научно-исследовательского института охраны природы (документ был представлен для рассмотрения б. Госкомэкологии РФ).

Методическое руководство в установленном порядке согласовано с Министерством топлива и энергетики РФ, Министерством природных ресурсов РФ, Госгортехнадзором РФ, Управлением науки, новой техники и экологии ОАО «Газпром», утверждено заместителем Председателя Правления ОАО «Газпром» В. В. Ремизовым и вводится в действие со дня опубликования сроком на пять лет для практического применения на предприятиях газовой отрасли.

1. ПРАВОВАЯ БАЗА ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД*

*Раздел подготовлен с участием Е.В. Ивановой (Ямбурггаздобыча) и А.Н. Ильченко (Севкавнипигаз).

Вода является важнейшим компонентом окружающей природной среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом. Она используется и охраняется в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивает экономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существование животного и растительного мира.

Отношения в сфере водопользования регулируются Водным кодексом Российской Федерации (1995) путем установления правовых основ использования и охраны водных объектов.

Подземное захоронение сточных вод является одним из видов пользования недрами, имеющим целью предотвращение загрязнения земной поверхности, открытых водоемов и пресных подземных вод жидкими промышленными, сельскохозяйственными и коммунально-бытовыми отходами.

Правовые аспекты подземного захоронения изложены в Положении об охране подземных вод (1985), в законах РФ «Об охране окружающей природной среды» (1991), «О недрах» (1992, 1995), «О плате за пользование водными объектами» (1998), в Положении о порядке лицензирования пользования недрами (1992), Положении о системе управления природопользованием в ОАО «Газпром» (1999) и других документах.

В Положении об охране подземных вод (статья 47-1) говорится, что подземное захоронение промышленных сточных вод наиболее целесообразно для удаления небольших количеств сильно загрязненных и токсичных сточных вод, не поддающихся очистке существующими методами. Кроме того, отмечается, что подземное захоронение промышленных сточных вод запрещается во всех случаях, когда они могут явиться источником загрязнения водоносного горизонта, используемого для хозяйственно-питьевого водоснабжения, бальнеологических и промышленных целей.

Статья 54 Закона РФ «Об охране окружающей природной среды» запрещает сброс производственных и бытовых отходов в водоемы общего пользования и подземные водоносные горизонты. Поскольку толкование этой статьи очень широко, законодатель выпустил Постатейный комментарий к Закону, из которого следует, что эти требования направлены в первую очередь на охрану подземных водоносных горизонтов, воды которых уже используются для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также водоносных горизонтов, содержащих бальнеологические и используемые для промышленных целей воды. Запрет не распространяется на захоронение промышленных сточных вод в глубокозалегающие пласты-коллекторы. В последующем Комментарии к статье 54 «Охрана окружающей среды от производственных и бытовых отходов» Закона РФ «Об охране окружающей природной среды» при решении вопроса подземного захоронения сточных вод указывается на необходимость руководствоваться Положением о порядке лицензирования пользования недрами.

Законом Российской Федерации «О недрах» (статья 6) к разновидностям пользования недрами отнесены строительство и эксплуатация подземных сооружений, не связанных с добычей полезных ископаемых. При этом недра предоставляются в пользование в виде горного отвода (статья 7) специальным государственным решением в виде лицензии (статья 11).

В соответствии со статьями 13, 14 Положения о порядке лицензирования пользования недрами предоставление недр для захоронения вредных веществ и отходов производства, сброса сточных вод допускается только в особых случаях и при соблюдении специальных требований и условий. Пользование недрами осуществляется по специальным проектам, дополнительно предусматривающим: регламентацию максимальных объемов сточных вод и концентрации вредных веществ в них, создание и ведение мониторинга в пределах горного отвода и на прилегающей к нему территории.

Статья 144 Водного кодекса РФ устанавливает требования к использованию водных объектов для сброса сточных вод.

Требования к сбросу сточных промысловых вод до начала опытно-промышленной эксплуатации месторождения содержатся также в Правилах разработки газовых и газоконденсатных месторождений.

Необходимость разработки нормативных правовых актов, регулирующих порядок размещения промышленных отходов в недрах, а также порядок консервации и ликвидации объектов размещения промышленных отходов в недрах с учетом требований экологической безопасности, организации государственного контроля за работой объектов захоронения, создания и ведения мониторинга на полигонах, разработки комплекса природоохранных мероприятий по защите населения и природной среды от воздействия системы закачки сточных вод нашли отражение в рекомендациях участников парламентских слушаний «Экологические проблемы подземного захоронения промышленных отходов в глубинные горизонты» (1997).

При дальнейшей конкретизации предоставления недр для подземного захоронения сточных вод некоторыми субъектами Российской Федерации, на территориях которых осуществляется захоронение, действуют местные нормативные акты.

Министерством природных ресурсов РФ подготовлены Методические указания по лицензированию пользования недрами для целей, не связанных с добычей полезных ископаемых. В них рассмотрены особенности лицензирования пользования недрами, предоставляемыми для систем закачки сточных вод, захоронения твердых и жидких отходов (в том числе радиоактивных), закачки в недра использованных или попутно извлеченных подземных вод. При этом указывается, что при оформлении лицензий на пользование недрами для целей, не связанных с добычей полезных ископаемых, необходимо руководствоваться требованиями законодательства Российской Федерации, субъектов Российской Федерации, нормативными актами в области охраны природы и рационального использования недр.

Таким образом, в настоящее время создан блок основных необходимых правовых, нормативных и руководящих документов для разработки, создания и эксплуатации систем (полигонов) подземного захоронения сточных вод в газовой отрасли.

Ниже дается правовое разъяснение по содержанию некоторых положений законодательных и нормативных актов.

1.1. Условия захоронения (сброса) сточных вод в глубокие водоносные горизонты

1.1.1. Захоронение сточных вод в глубокие горизонты может быть осуществлено при наличии обоснованной технической невозможности или экологической и экономической нецелесообразности обезвреживания сточных вод на поверхности земли, с учетом их совместимости с пластовыми водами и вмещающими породами пласта-коллектора (оба указанных условия должны быть отражены в заключении специализированной научно-исследовательской организации).

1.1.2. На закачку сточных вод должно быть получено разрешение природоохранных органов.

1.2. Порядок пользования недрами для захоронения (сброса) сточных вод

1.2.1. На каждый участок недр, предоставляемый в пользование для захоронения сточных вод, выдается отдельная лицензия. Допускается выдача одной лицензии на несколько участков недр, если действующие и (или) проектируемые объекты расположены в границах горного отвода, принадлежащего одному предприятию, и находятся на его балансе.

1.2.2. Лицензия на пользование недрами предоставляется только на те участки недр, геологическая информация о которых получила положительную оценку государственной экспертизы.

В тех случаях, когда имеющаяся геолого-гидрогеологическая изученность не позволяет выделить участок недр и определить возможные горизонты, перспективные для захоронения, должны быть проведены соответствующие геологические и гидрогеологические исследования, на проведение которых должна быть получена лицензия.

В случаях, когда геолого-гидрогеологическая изученность достаточна для пользования недрами в намеченных целях, работы по геологическому изучению не проводятся, а составляется соответствующее заключение (обоснование), которое также представляется на государственную экспертизу в установленном порядке. В простых гидрогеологических условиях при небольших объемах захоронения сточных вод государственная экспертиза может быть выполнена в процессе лицензирования пользования недрами для строительства и эксплуатации системы захоронения.

1.2.3. В соответствии с Положением о порядке лицензирования пользования недрами в лицензии предусматривается двухэтапный порядок пользования недрами для захоронения сточных вод. На первом этапе в установленные лицензией сроки ее владелец проводит необходимые детальные геолого-гидрогеологические исследования, необходимые для составления технического проекта (технологической схемы) строительства и эксплуатации полигона захоронения. Подготовленный технический проект или технологическая схема должны быть согласованы с соответствующими органами:

Госсанэпиднадзора Минздрава России - по границам санитарно-защитных зон и регламенту хозяйственной деятельности в этих зонах;

Госгортехнадзора России - по вопросам охраны недр.

Технический проект или технологическая схема должны получить положительное заключение государственной экологической экспертизы и экспертизы промышленной безопасности или быть согласованы в функциональном управлении ОАО «Газпром».

До окончания первого этапа (утверждения в установленном порядке технического проекта) строительство и эксплуатация полигонов по захоронению сточных вод запрещаются.

На втором этапе владелец лицензии осуществляет реализацию утвержденного проекта.

В тех случаях, когда имеется согласованный и утвержденный в установленном порядке проект системы захоронения сточных вод, первый этап пользования недрами исключается.

1.2.4. В сложных гидрогеологических условиях может быть выдана лицензия на пользование недрами для опытно-промышленной эксплуатации. В этих случаях в лицензии устанавливаются соответствующие требования к проекту опытно-промышленной эксплуатации. После окончания опытно-промышленной эксплуатации ее результаты предоставляются на государственную (гидрогеоэкологическую) экспертизу.

1.2.5. Лицензирование пользования недрами для эксплуатации объектов захоронения действующими предприятиями проводится непосредственно в процессе их эксплуатации. В этих случаях в лицензии устанавливается срок, в течение которого предприятия обязаны осуществить все мероприятия для обеспечения рациональной эксплуатации объектов: создание или расширение сети мониторинга геологической среды, уточнение проекта эксплуатации и проведение необходимых согласований, в том числе проведение государственной экологической экспертизы и экспертизы промышленной безопасности.

1.3. Границы горного отвода

В соответствии с Законом РФ «О недрах» при выдаче лицензии на пользование недрами для захоронения сточных вод устанавливаются границы горного отвода, соответствующие контуру распространения сточных вод в пласте-коллекторе и смежных («буферных») водоносных горизонтах на конец расчетного срока эксплуатации. И в пласте-коллекторе, и в «буферных» горизонтах границами горного отвода в плане является прогнозируемый контур распространения сточных вод в пласте-коллекторе на конец расчетного срока эксплуатации.

Границы горного отвода утверждаются органами Госгортехнадзора горноотводным актом.

При закачке сточных вод в системы для поддержания пластового давления горный отвод устанавливается в границах основного горного отвода, выданного на разработку месторождения.

1.4. Сроки пользования недрами

Лицензия на пользование недрами для захоронения сточных вод в соответствии с Законом РФ «О недрах» может выдаваться на срок, не превышающий 20 лет. По инициативе недропользователя органы, выдающие лицензию, могут продлить срок ее действия, если это связано с более длительными сроками эксплуатации систем сброса.

При невыполнении пользователем указанных в лицензии требований в установленные сроки действие лицензии прекращается.

1.5. Платежи за право пользования недрами

Платежи за право пользования недрами для захоронения сточных вод определяются в соответствии с Положением о порядке лицензирования и условиях взимания платежей за право пользования недрами, акваториями и участками морского дна. Эти платежи могут взиматься в форме разовых взносов и (или) регулярных платежей и могут составлять от 1 до 3 % сметной стоимости объекта захоронения сточных вод и предоставляемых услуг при его эксплуатации в зависимости от размеров участка недр, полезных свойств недр и степени экологической безопасности при их использовании.

Конкретные размеры платежей определяются органами, выдающими лицензию на недропользование.

1.6. Требования к условиям недропользования, к консервации или ликвидации поглощающих скважин

Обязательной частью лицензионных материалов являются требования к условиям недропользования, обеспечивающие безопасность проведения работ, экологическую безопасность территории, охрану недр и окружающей природной среды, сохранность инженерных сооружений в зоне влияния недропользования.

При оформлении лицензии для захоронения сточных вод в лицензионном соглашении устанавливаются:

приемистость пласта-коллектора и максимальный объем закачки сточных вод в недра;

требования к их качеству и водоподготовке в целях обеспечения совместимости сбрасываемых вод с подземными водами и пластом-коллектором;

требования к системе расположения и качеству нагнетательных скважин и их конструкциям;

интервалы закачки сточных вод;

максимально допустимое давление на устье нагнетательных скважин;

максимально допустимое повышение пластового давления в пласте-коллекторе и смежных пластах;

требования к мониторингу геологической среды в границах горного отвода, включающие обоснование объектов мониторинга (пласт-коллектор, выше- и нижезалегающие «буферные» горизонты);

требования к системе размещения наблюдательных скважин и их конструкции; методы и методика наблюдений за расходом и приемистостью нагнетательных скважин, устьевым и пластовым давлением в них, качеством сбрасываемых вод, контуром продвижения этих вод; требования к оборудованию скважин приборами для замеров расходов нагнетания и давления; требования к форме отчетности о наблюдениях, составу, форме и срокам передачи информации в систему государственного мониторинга геологической среды;

требования к санитарно-защитной зоне. Санитарно-защитная зона - территория, включающая систему закачки сточных вод и область распространения захороняемых вод в пласте-коллекторе и «буферных» горизонтах, в пределах которой устанавливается определенный режим хозяйственной деятельности в целях предотвращения отрицательного влияния захоронения сточных вод на сферу жизнедеятельности людей;

требования к контролю технического состояния нагнетательных скважин (состояние затрубного цементажа и герметичности эксплуатационной колонны и кондуктора);

требования к отчетным материалам по выполнению условий эксплуатации системы захоронения и мониторинга геологической среды;

требования к консервации или ликвидации нагнетательных скважин.

Указанные условия пользования недрами устанавливаются в соответствии с утвержденным техническим проектом, а при их отсутствии - как требования к техническому проекту.

Лицензия на пользование недрами выдается по единой типовой форме. Неотъемлемой частью лицензии является лицензионное соглашение.

2. МИРОВОЙ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Подземное захоронение сточных вод зародилось на нефтепромыслах США и России в начале нынешнего века. Высокоминерализованную пластовую воду, добытую вместе с нефтью, закачивали в непродуктивные и обводнившиеся скважины в Пенсильвании, в Бакинском районе, на Северном Кавказе.

В тридцатые годы в США и СССР возникла и быстро прогрессировала технология заводнения нефтеносных пластов для поддержания пластового давления (ППД) в целях повышения нефтеотдачи. Для этого использовались легкодоступные пресные поверхностные воды. По мере роста добычи нефти возрастали и объемы попутных (подтоварных) пластовых вод. Из-за ущерба окружающей среде их стало невозможно сбрасывать в открытые водоемы или хранить в прудах-накопителях. Одновременно было установлено, что минерализованные воды обладают лучшими по сравнению с пресными водами нефтевымывающими свойствами. Это обусловило широкое использование попутных пластовых вод нефтепромыслов в системах подземного заводнения. С 50-х годов темп их использования для ППД нарастал очень быстро. В настоящее время в старых нефтедобывающих районах бывшей территории СССР закачивается обратно в нефтеносные пласты до 93-95 % подтоварной воды и только
5-7 % ее захороняется в непродуктивные поглощающие горизонты.

В середине двадцатых годов в Германии был организован сброс рассолов калийной промышленности через скважины глубиной 5-160 м в карбонатные породы пермских отложений. Данное мероприятие в этой отрасли успешно развивалось как в ФРГ, так и на бывшей территории ГДР и продолжает осуществляться в настоящее время.

Подземное захоронение сточных вод в глубокозалегающие водоносные (поглощающие) горизонты технологически близко к широко применяемому при добыче нефти методу подземного заводнения продуктивных горизонтов для поддержания пластового давления. Поэтому в 50-60-е годы некоторые отрасли промышленности в развитых странах стали перенимать опыт нефтяников для удаления жидких отходов, количество которых в связи с интенсивным развитием производства чрезвычайно возросло. Во многих странах загрязнение открытых водоемов, пресных подземных вод, почв и грунтов сточными водами к тому времени превратилось в настоящее бедствие. В этой ситуации подземное захоронение сточных вод в глубокозалегающие горизонты, воды которых из-за высокой минерализации или токсичности не находят практического применения, явилось своевременным мероприятием, позволившим резко снизить темп роста загрязнения окружающей среды.

За рубежом подземное захоронение сточных вод получило наибольшее распространение в США. В 1959 г. там, кроме нескольких десятков тысяч нагнетательных скважин нефтяной промышленности, было всего шесть полигонов подземного захоронения сточных вод других отраслей. В 1963 г. их стало 35, в 1967 г. - 110, в 1970 г. - 175, в 1973 г. - 278, в 1986 г. - 680, в 1997 - 705.

Из общего числа поглощающих скважин в США 55 % используется для захоронения сточных вод химической, нефтехимической и фармацевтической промышленности; 20 - газовой; 7 - металлургической и 18 % приходится на прочие отрасли. Коллекторами для захоронения этих вод служат в основном осадочные породы: пески - 33, песчаники - 41, известняки и доломиты - 22 %. В магматические и метаморфические породы воды захороняются в редких случаях. По глубине поглощающие скважины распределяются так: до 305 м - 6 %, от 305 до 710 м - 19; от 710 до 1420 м - 26, от 1420 до 2130 м - 34, от 2130 до 4260 м - 14, свыше 4260 м - 1 %. По объемам закачки сточных вод скважины распределяются следующим образом (м/сут): до 300 - 28 %; от 300 до 600 - 14; от 600 до 1200 - 30; от 1200 до 2400 - 23; от 2400 до 4800 - 3; более 4800 - 2 %. Давление нагнетания на устье скважин, как правило, не превышает 4,0 МПа (77 % скважин); с давлением от 4,0 до 10,0 МПа работает 20 %, выше 10 МПа - 3 % скважин.

Подземное захоронение сточных вод широко распространено в Германии, Великобритании, Франции, Канаде, Японии.

В Германии насчитывается несколько десятков полигонов подземного захоронения сточных вод предприятий калийной, химической, нефтяной и газовой промышленности. Закачка сточных вод производится в карбонатные и терригенные породы «цехштейна» (пермь) и «мальма» (юра) на глубину до 1100 м и более. Объем закачки составляет от 120 до 4800 м3/сут на скважину с устьевым давлением
1,0-2,0 МПа. При этом на предприятиях калийный промышленности в земле Гессен через 10 скважин на глубину 325-525 м закачивается 400 млн. м3/год рассолов.

В Великобритании в районе Уитчарча промышленные сточные воды закачиваются уже в течение 60 лет в отложения мелового возраста, для чего используются 19 скважин.

Во Франции первая поглощающая скважина пробурена в 1970 г. в 60 км от Парижа на заводе «Грандпюи». Воды объемом 1100 м3/сут при устьевом давлением 1,0 МПа закачиваются в юрские известняки в интервал 1950-1980 м.

В Канаде имеется несколько десятков поглощающих скважин для подземной закачки промышленных сточных вод. Только в провинции Онтарио насчитывается 16 таких скважин. В провинции Альберта ежесуточно захороняется более 30 тыс. м3 сточных вод нефтеперерабатывающих заводов.

В Японии осуществляется подземное захоронение многих разновидностей промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Так, на одном из медных рудников в течение многих лет производится закачка кислых дренажных вод в 150 скважин глубиной 35-60 м, пробуренных из шахты в толще андезитов, подстилающихся песчаниками. Объем закачки 13 тыс.м3/сут.

Противники глубинного захоронения пытаются безосновательно ссылаться на мировой опыт, утверждая, что развитые страны в последние годы якобы отказываются от этого способа обращения с жидкими отходами. Однако это не соответствует действительности. Так, в издаваемом Международной ассоциацией гидрогеологов «Гидрогеологическом журнале» (т. 6, № 24, 1998) опубликована большая статья «Гидрогеологические условия захоронения жидких отходов на юго-западе Флориды» (США), в которой подробно охарактеризованы условия и опыт функционирования девяти полигонов (11 нагнетательных скважин) подземного захоронения коммунальных сточных вод в трещиноватые доломиты раннего эоцена, содержащие подземные воды с минерализацией 35 г/дм3. Нагнетательные скважины имеют глубину от 750 до 1050 м, приемистость одной скважины достигает 16 тыс. м3/сут. Полигоны эксплуатируются с 1988 г. Проведенные наблюдения зафиксировали локализацию закачиваемых вод ниже водоупорной кровли пласта-коллектора и отсутствие их проникновения в вышележащие водоносные горизонты, содержащие воды питьевого качества. Применение подземного захоронения на юго-западе Флориды признано эффективным как с экологической позиции, так и по экономическим показателям.

Подводя итог изложенному ознакомлению с зарубежным опытом ПЗС, можно констатировать неуклонное расширение масштабов захоронения и его несомненную положительную роль в охране наземной окружающей природной среды от загрязнения.

Что касается нашей страны, то она в данном вопросе шла тем же путем, что и другие развитые страны. Это еще раз подтверждает общность мировых экологических проблем, вызванных бурным развитием промышленности и технологических приемов их решения.

В СССР исследования по выяснению возможности подземного захоронения сточных вод предприятий, не относящихся к нефтедобыче, начались в 50-е годы. Первоначально они были направлены на обезвреживание наиболее вредных жидких промышленных отходов - радиоактивных сточных вод атомной промышленности и токсичных вод химических производств. Проблема изучалась комплексно и всесторонне ведущими научными учреждениями страны в самых разных аспектах - геологическом, гидрогеологическом, химическом, санитарном.

На основе разработок и предложений ученых и специалистов Правительством СССР были приняты постановления о проведении проектно-изыскательских работ на конкретных объектах. Геологоразведочные работы по обеспечению захоронения выполнялись специализированной организацией Мингео - бывшим Вторым гидрогеологическим управлением (ныне ГГП «Гидроспецгеология») и территориальными геологическими управлениями. Технологические вопросы решались многими проектными научными организациями, среди которых наиболее значительную роль играли Промниипроект (ныне ВНИПИ-промтехнологии), ИФХАН, НИОПИК, ВНИПИЭТ, ВНИИВОДГЕО, ВНИИгалургии, ВСЕГИНГЕО, МГУ и др.

В результате длительной кропотливой работы научных, проектных и производственных организаций в шестидесятые годы были построены и начали эксплуатироваться полигоны ПЗС Сибирского химического комбината (1963), Научно-исследовательского института атомных реакторов (1966), горнохимического комбината «Красноярск-26» (1967), Уфимского НПЗ (1967), ТПО «Пигмент» (1968), Троицкого йодного завода (1968) и др.

Сибирский химический комбинат (г. Томск-7) находится в зоне сочленения Западно-Сибирской плиты и Саяно-Алтайской складчатой области. Для захоронения радиоактивных вод используются два песчаных пласта позднемелового возраста мощностью 30-40 м и 37-94 м, залегающие в интервале глубин, соответственно, 350-400 м и 280-350 м. Воды, насыщающие пласты-коллекторы, пресные с минерализацией 0,3-0,4 г/дм3. Выше залегает толща переслаивающихся песчаных и глинистых пластов палеогенового, неогенового и четвертичного возраста. Два полигона захоронения сточных вод расположены в 3-5 км от производственного комплекса. На полигонах осуществляется подземное захоронение 4500 м3/сут сточных вод при давлении нагнетания 1,2-2,0 МПа. Некоторые виды концентрированных технологических жидких отходов закачиваются в скважины периодически порциями по 5-10 тыс.м3 несколько раз в год.

Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР) захороняет радиоактивные воды на расположенном в 10 км от него полигоне. В качестве поглощающих горизонтов используются яснополянский горизонт и окско-башкирский комплекс (оба каменноугольного возраста). Первый залегает на глубине 1410-1467 м и сложен песчаниками и алевролитами, второй - на глубине 1138-1194 м представлен трещиноватыми и кавернозными известняками и доломитами. Пластовые воды имеют минерализацию 230-250 г/дм3. В 1966-1973 гг. закачка стоков производилась в яснополянский горизонт объемом от 244 до 340 м3/сут , а с 1973 г. и по настоящее время - в окско-башкирский комплекс объемом от 320 до 960 м3/сут при устьевом давлении нагнетания не выше 5 МПа.

Горно-химический комбинат «Красноярск-26» захороняет жидкие радиоактивные отходы на полигоне «Северный» в 12 км от основного производства. Закачка отходов производится в два песчаных пласта юрского возраста мощностью 55-85 м и 25-45 м, залегающих на глубине 355-500 м (I горизонт) и 180-280 м (II горизонт). К ним приурочены пресные подземные воды с минерализацией 0,3 г/дм3. Над поглощающими горизонтами развита песчано-глинистая толща юрского возраста. На I и II горизонты пробурены, соответственно, 7 и 4 нагнетательные скважины. В I горизонт с 1967 г. закачивается около 300 м3/сут сточных вод при устьевом давлении на скважинах - 1,2-5,0 МПа. Во II горизонт с 1968 г. захороняется до 600 м3/сут сточных вод при устьевом давлении до 2,0 МПа.;

На Уфимском нефтеперерабатывающем заводе сточные воды закачиваются в скважину глубиной 2230 м в карбонатные породы каменноугольного возраста (окский надгоризонт и башкирский ярус) в интервал 1355-1720 м. Объем закачки составляет от 350 до 400 м3/сут при устьевом давлении от 0,6 до 0,8 МПа.

Тамбовским производственным объединением «Пигмент» захороняются сточные воды анилино-красильной промышленности в песчаники среднего девона (старооскольский горизонт), залегающие на глубине 715-735 м (нижний рабочий горизонт) и 690-710 м (верхний рабочий горизонт). Оба горизонта содержат пластовые воды с минерализацией 70-80 г/дм3. Выше, до глубины 80 м от поверхности земли, разрез представлен девонскими отложениями разнообразного литологического состава: глинами, песчаниками, известняками, доломитами, гипсами, ангидритами. Над ними лежит песчано-глинистая толща юрских, меловых и четвертичных отложений. На полигоне пробурено девять глубоких скважин; закачка вод ведется попеременно в две-три скважины общим объемом от 2,5 до 3,0 тыс. м3/сут.

На Троицком йодном заводе, находящемся в 65 км западнее г. Краснодара, захороняются отработанные промышленные воды после извлечения из них полезных компонентов. Закачка ведется в III горизонт понтических отложений и в VII и VIII пласты мэотиса, сложенные песчаниками и алевролитами. Глубина нагнетательных скважин от 1700 м (на III горизонт) до 2275 м (на VIII горизонт). Всего пробурено около 20 нагнетательных скважин, в которые закачивается около 7000 м3/сут вод.

В 70-80-е годы развернулись геологоразведочные изыскания, научно-исследовательские и проектные работы на нескольких десятках объектов различных отраслей промышленности для обоснования подземного захоронения сточных вод. На нескольких из них были сооружены полигоны и начата их эксплуатация.

На Первомайском химическом заводе в Харьковской области с 1974 г. ведется ПЗС хлорорганического производства в нижнетриасовые песчаники,

залегающие на глубине 1650-1780 м, содержащие пластовые воды с минерализацией 140 г/дм3. Поглощающий горизонт перекрывается толщей переслаивания глинистых и песчаных пластов юрского, мелового, палеогенового возраста и подстилается глинами верхней перми. При общем числе нагнетательных скважин, равном пяти, закачка вод объемом 1537-1834 м3/сут на скважину ведется в две-три скважины при устьевом давлении от 1,6 до 2,1 МПа. Ежегодно на полигоне захороняется 1,2-1,4 млн.м3 сточных вод.

Сточные воды производственного объединения «Оргстекло» (г. Дзержинск Нижегородской области) захороняются с 1976г. в пашийско-живетский поглощающий горизонт верхнего девона, залегающий на глубине 1090-1260 м, сложенный песчаниками с прослоями алевролитов и глин и содержащий пластовые воды с минерализацией 220 г/дм3. На полигоне, состоящем из трех нагнетательных скважин, ежесуточно закачивается 500 м3 жидких отходов производства сельскохозяйственных ядохимикатов. Устьевое давление закачки не превышает 5 МПа.

На заводе по производству соды в Башкирии сточные воды с 1976 г. захороняются в окско-башкирский поглощающий комплекс (нижний-средний карбон), сложенный карбонатными породами и содержащий пластовые воды с минерализацией от 262,4 до 302,5 г/дм3. Нагнетательные скважины имеют открытый ствол в интервале 1709-1997 м (скв. Н-1) и 1771-2256 м (скв. Н-2). Непосредственно над поглощающим горизонтом залегает карбонатно-глинистый верейско-каширский относительный водоупор. Над ним развита мощная карбонатная толща среднего-верхнего карбона и нижней перми по артинский ярус включительно, перекрытая региональным водоупором, представленным каменной солью и ангидритами кунгурского яруса нижней перми, мощностью 450-480 м. Над кунгурским водоупором залегают верхнепермские и мезозойско-кайнозойские терригенные и карбонатные породы. В поглощающих скважинах в целях увеличения приемистости были проведены ядерные взрывы. Закачка стоков ведется в две скважины с суммарным расходом 6000 м3/сут. Ежегодно захороняется от 1,1 до 2,0 млн.м3 сточных вод.

Сточные воды Надеждинского металлургического завода, входящего в состав Норильского горно-обогатительного комбината, в опытном порядке с 1977-1978 гг. начали захоронять в тектонически нарушенную зону девонских отложений на глубину 300-350 м. Минерализация подземных вод поглощающего горизонта - от 3 до 8 г/дм3. Водоупорная покрышка представлена толщей многолетнемерзлых пород (ММП) мощностью до 220 м. Средний объем закачки вод на полигоне - от 2 до 4 тыс.м3/сут.

Новомосковским производственным объединением «Оргсинтез» в 1975-1976 гг. были пробурены и испытаны нагнетательные скважины для закачки сточных вод в песчаники и алевролиты живетского яруса среднего девона в интервале глубин 718-770 м. После многолетних исследований и опытных закачек в 1986 г началось промышленное захоронение сточных вод объемом до 2500 м3/сут.

На Заволжском химическом заводе нагнетательные скважины были пробурены в 1972-1978 гг. Под закачку вод выбрана окско-серпуховская известняково-доломитовая трещиновато-кавернозная толща нижнего карбона, вскрытая в скважинах открытым стволом в интервале глубин от 902-935 м до 1021-1031 м, содержащая пластовую воду с минерализацией 140-150 г/дм3. На полигоне завода в опытном порядке захоронялись сточные воды различного состава. Особый интерес представляет положительный опыт закачки в карбонатный коллектор сточных вод с высоким (15-50 г/дм3) содержанием серной кислоты.

На Кирово-Чепецком химическом комбинате с 1987 г. производится ПЗС вод в окско-серпуховский поглощающий горизонт нижнего карбона, представленный доломитами с прослоями известняков, залегающий в интервале глубин 1257-1438 м и содержащий пластовые воды с минерализацией 250-270 г/дм3. Поглощающий горизонт перекрыт надежным водоупором верейских глин, являющимся покрышкой для залежей углеводородов в данном регионе. На полигоне оборудованы шесть нагнетательных скважин. Объем закачки сточных вод - 2000 м3/сут при давлении на устье скважин от 2 до 3 МПа.

На алмазных месторождениях Якутии, разрабатываемых глубокими карьерами, существует проблема обезвреживания дренажных (карьерных) рассолов. Обычно их накапливают на поверхности земли, что крайне отрицательно влияет на окружающую среду из-за больших утечек вплоть до полного опорожнения рассолохранилищ. Частично практикуется также непосредственный сброс избытка рассолов в реки. Для нормализации экологической обстановки на ключевом отечественном месторождении была разработана технология захоронения рассолов в коллекторы ММП, развитые на 30-50 м ниже уровня вреза речных долин, т.е. на глубине около 180-260 м от поверхности земли на водораздельных пространствах. Подземное захоронение дренажных рассолов здесь осуществляется с 1986 г. через 3-6 (в разные годы) скважин при суммарном объеме захоронения в среднем 367,5 тыс.м3 в год. Приемистость поглощающих скважин составляет в среднем от 1200 до 1440 м3/сут.

В калийной промышленности большой проблемой является обезвреживание так называемых избыточных рассолов. Обычно их хранят в прудах-накопителях, что отрицательно воздействует на природу, а иногда приводит к настоящим экологическим бедствиям, когда содержимое прудов-накопителей аварийно уносится в реку. В 1983 г. подобная катастрофа произошла на Украине на р. Днестр.

В Белоруссии с 1988 г. в промышленных масштабах осуществляется подземное захоронение избыточных рассолов одного из рудоуправлений производственного объединения «Белорускалий». Закачка рассолов производится в песчаники и алевролиты верхнего протерозоя через две скважины глубиной 2104-2140 м. Ежегодно захороняется около 300 тыс.м3 рассолов при объеме закачки 1200 м3/сут и устьевом давлении на скважинах до 2,0-2,5 МПа.

В г. Волжском Волгоградской области с 1991 г. проводится захоронение сточных вод Волжского производственного объединения «Оргсинтез» в поглощающий горизонт песчаников байосского яруса средней юры на глубину около 800 м.

В г. Ставрополе на заводе «Люминофор» сточные воды захороняются с 1992 г. в песчаники свиты горячего ключа (палеоцен) через скв. № 1 в интервале глубин 1466-1573 м со средним объемом 1800 м3/сут.

Как видно из вышеизложенного, подземное захоронение сточных вод осуществляется предприятиями разных отраслей промышленности в различных регионах бывшей территории СССР и России. ПЗС как способ защиты окружающей среды от загрязнения получило признание также в газовой промышленности, хотя и не сразу после ее выделения в самостоятельную отрасль из нефтяной промышленности в середине пятидесятых годов. Дело в том, что при добыче газа не применяется заводнение залежей в целях поддержания пластового давления и, следовательно, опыта закачки воды в пласты-коллекторы у газовиков не было. Сравнительно небольшие объемы сточных вод, относительно невысокая токсичность их состава и возможность использования газа для собственных нужд предопределили на первых порах конкурентоспособность метода сжигания промышленных сточных вод. Однако по мере открытия все более крупных месторождений, а также месторождений с высокими концентрациями кислых (агрессивных) компонентов в составе газов и вод, создания газохимических комплексов, увеличения объемов и ужесточения экологических требований к составу промышленных сточных вод с неизбежностью возник вопрос о их обезвреживании путем подземного захоронения. Для этого газовая промышленность располагала всем необходимым: детальной геологической изученностью недр на большую глубину, наличием глубоких разведочных скважин, пригодных для переоборудования под закачку вод, оснащенностью мощной буровой техникой и материалами, необходимыми для строительства нагнетательных скважин.

Метод ПЗС в газовой промышленности стал особенно актуальным при создании Оренбургского газохимического комплекса по добыче и переработке сероводородсодержащего газа. Уже в ходе проектирования первой очереди этого комплекса стала очевидной высокая токсичность его сточных вод, обусловленная большим солесодержанием, присутствием сероводорода, метанола, ингибиторов и других загрязнителей, не поддающихся очистке существующими методами.

Решение о разведке поглощающих горизонтов для целей подземного захоронения этих вод было принято постановлением Совета Министров СССР от 23.03.71 г. № 184 «О дополнительных мерах по обеспечению освоения Оренбургского газоконденсатного месторождения». В связи с этим бывшим Вторым гидрогеологическим управлением Мингео СССР в районе Оренбургского месторождения были проведены разведочные работы по выявлению в карбонатной толще каменноугольного возраста поглощающих горизонтов, изучению их гидродинамических параметров и фильтрационно-емкостных свойств. По результатам разведочных работ в качестве поглощающего горизонта был выбран визейско-башкирский комплекс, залегающий на глубине 2634-3042 м. На двух из четырех разведанных участках в период с 1975 по 1981 гг. были созданы два полигона подземного захоронения промышленных сточных вод. Первоначально они закачивались в разведочные скважины, а по мере строительства полигонов - в специально пробуренные эксплуатационные нагнетательные скважины. Со временем система подземного захоронения сточных вод расширялась и совершенствовалась. В 1980 г. стали захоронять рассолы на полигоне гелиевого завода. С 1982 г. началась закачка вод непосредственно на площадках установок комплексной подготовки газа в пробуренные для этой цели нагнетательные скважины. Это было вызвано прогрессирующим обводнением газовых скважин и появлением все более значительных объемов попутной пластовой

воды, которую стало очень сложно собирать со всего месторождения и подавать на полигон закачки.

На Оренбургском газохимическом комплексе ПЗС осуществляется в наиболее крупных масштабах по сравнению с другими предприятиями газовой промышленности. Здесь пробурено более 30 нагнетательных скважин, в которые закачано около 50 млн.м3 сточных вод. В последние время на комплексе ежегодно захороняется до 2,5 млн.м3 вод (О.М. Севастьянов, 1995).

На Шебелинском месторождении (Украина) с 1978 г. периодически ведется закачка сточных вод в нижнетриасовый поглощающий горизонт на глубину 880-1000 м.

В 1979-1980 гг. на Шатлыкском месторождении (Туркмения) началось захоронение сточных вод в бухарские отложения через скважины глубиной 1500-1600 м (объемом от 115 до 528 м3/сут при устьевом давлении от 2,5 до 6,5 МПа).

Высокотоксичные сероводородсодержащие сточные воды Астраханского газохимического комплекса захороняются с момента его ввода в эксплуатацию в 1987 г. Закачка ведется на полигоне в поглощающие горизонты верхней юры и нижнего мела на глубину 1450-1577 м. Объем закачки - от 215 до 410 м3/сут, или в среднем 70 тыс. м3/год. Всего на полигоне захоронено более 1 млн. м3 сточных вод.

На Карачаганакском НГКМ (Казахстан) попытки захоронения промышленных сточных вод в верхнепермские отложения на глубину 1808-1870 м начались с 1989 г. Регулярная закачка ведется с 1992 г. в небольших объемах - от 30 до 50 м3/сут.

На Вуктыльском ГКМ ПЗС производится с 1990 г. на глубину 3727-3923 м в серпуховский поглощающий горизонт нижнего карбона в объеме до 500 м3/сут. На Западно-Соплесском ГКМ, расположенном в 60 км от Вуктыльского ГКМ, воды в объеме до 60 м3/сут закачиваются в верхнефаменский поглощающий горизонт верхнего девона на глубину 1000-1300 м.

На Прибрежном ГКМ, расположенном в Краснодарском крае на берегу Азовского моря, закачка производится с 1995 г. в понтические отложения (плиоцен), залегающие на глубине 1500-1600 м.

Сточные воды небольших объемов закачиваются в поглощающие горизонты на многих подземных хранилищах газа, расположенных не только в традиционных нефтегазодобывающих регионах, но и далеко за их пределами в районах крупных потребителей газа, которыми являются большие города и промышленно развитые территории.

Подземное захоронение промышленных сточных вод широко практикуется на севере Тюменской области, являющемся основным газодобывающим регионом страны. Для этого имеются исключительно благоприятные геолого-гидрогеологические условия, которые состоят в следующем. Основным объектом освоения являются газовые залежи, залегающие на глубине 850-1300 м в массивном резервуаре песчаных сеноманских отложений. Они подстилаются мощной водонапорной системой песчаных отложений сеномана, альба и апта, в которую и производится ПЗС на глубину 990-1600 м (чаще 1100-1400 м). Высокие коллекторские свойства песчаных пород (пористость 25-30 %, проницаемость не менее 0,5 пм2) обеспечивают высокую приемистость скважин, составляющую при опытных нагнетаниях от 600 до 2400 м3/сут технической воды при устьевом давлении от 0,2 до 0,6 МПа. Особо благоприятным фактором захоронения сточных вод под сеноманскую газовую залежь является снижение пластового давления в водонапорной системе и подъем газоводяного контакта в результате добычи газа (B.C. Гончаров, 1995, 1998).

На севере Тюменской области ПЗС в наиболее широком масштабе осуществляется на Уренгойском месторождении начиная в 1979 г.: на всех УКПГ, на заводе по переработке газового конденсата и других объектах. Для этой цели пробурено более 40 нагнетательных скважин. В последние годы на месторождении в пласт-приемник ежегодно закачивается около 900 тыс. м3 вод. В целом на Уренгойском месторождении захоронено более 13 млн. м3 сточных вод.

На Вынгапуровском газовом месторождении воды в объеме 30-40 м3/сут закачиваются в депрессионную воронку с 1982 г.

На Ямбургском месторождении по две-три скважины для закачки вод пробурены на всех восьми действующих УКПГ и четыре скважины в промзоне пос. Ямбург. Всего пробурено 25 скважин. Захоронение вод объемом до 450 мУсут ведется на УКПГ-1В и до 120 м3/сут на УКПГ-6.

В последние годы началась закачка стоков на Юбилейном, Комсомольском, Западно-Таркосалинском месторождениях. Проектируется ПЗС на Заполярном месторождении, а также месторождениях п-ова Ямал.

В научном обосновании, проектировании, контроле и анализе эксплуатации полигонов ПЗС предприятий газовой промышленности, гидрогеоэкологическом мониторинге на них большая заслуга принадлежит специалистам отраслевых научно-исследовательских и проектных институтов: ВНИИгаз, ВНИПИгаздо-быча, Южниигипрогаз, ВолгоУралнипигаз, Тюменниигипрогаз, Астраханьнипи-газ, Севкавнипигаз (О.М. Севастьянов, Е.В. Захарова, Б.П. Акулинчев, Ю.В. Терновой, В.П. Ильченко, Н.М. Петухова, Ю.Г. Гирин, А.А. Темиров, А.П. Каменев, В.Т. Цацульников, В.Г. Козлов, Т.В. Левшенко, B.C. Гончаров, О.И. Серебряков, М.Я. Малыхин, А.С. Тердовидов, С.Д. Павлов, Ю.М. Кондачков, И.И. Твердохлебов, А.Р. Шакиров, В.М. Кирьяшкин, А.Ф. Соколов, И.Л. Осадчая, С. К. Яровая и др.). Производственными предприятиями накоплен богатый опыт разведки, строительства и эксплуатации полигонов ПЗС. Поэтому в отрасли давно назрела необходимость разработки нормативно-методического документа, регламентирующего различные стороны решения этой во многом непростой проблемы. Настоящее методическое руководство призвано восполнить этот пробел.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТОЧНЫХ ВОДАХ ПРЕДПРИЯТИЙ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Сточные воды предприятий газовой промышленности - жидкие отходы, образующиеся в процессе производственной деятельности и хозяйственно-бытового функционирования предприятий.

Они представляют собой воду с примесью (иногда довольно значительной по объему) растворенных и нерастворенных (взвешенных) жидких, твердых и газообразных веществ. По условиям образования сточные воды подразделяются на:

хозяйственно-бытовые;

ливневые (дождевые) стоки;

производственные;

попутные (подтоварные) воды;

строительные рассолы.

Хозяйственно-бытовые сточные воды образуются на всех предприятиях и в населенных пунктах в процессе жизнеобеспечения людей. Они характеризуются стабильностью объемов, относительной выдержанностью химического состава и физических свойств. В основе своей они представляют маломинерализованную воду, использующуюся для хозяйственно-питьевого водоснабжения и загрязненную преимущественно органическими веществами. Хозяйственно-бытовые воды поддаются очистке на биологических очистных сооружениях, после чего могут сбрасываться на поля фильтрации, в поверхностные водоемы, использоваться для полива сельскохозяйственных культур, либо для других хозяйственных и производственных нужд.

Ливневые (дождевые) стоки имеют сезонный характер образования, большую неравномерность объемов во времени, в основе своей представляют маломинерализованную воду атмосферного происхождения, загрязненную твердыми взвешенными частицами почв и грунтов, органическими и минеральными веществами, смываемыми с поверхности земли. Эти стоки поддаются очистке на биологических очистных сооружениях, после которой они могут сбрасываться на поверхность земли, в поверхностные водоемы, либо найти полезное хозяйственное использование. Последнее затруднено неравномерностью поступления и невыдержанностью объемов стоков. Объем и состав ливневых (дождевых) стоков всецело обусловлены физико-географическими и климатическими особенностями местности, в которой находится предприятие, и размерами занимаемой им площади.

Производственные сточные воды образуются на всех предприятиях в процессе технологического цикла их эксплуатации и характеризуются относительной стабильностью объемов во времени, большим разнообразием химического состава, зачастую повышенной и высокой общей минерализацией, высокой загрязненностью нефтепродуктами и химреагентами. Повышенное солесодержание и большое разнообразие компонентов-загрязнителей делает невозможным очистку значительной части производственных сточных вод до такой степени, чтобы их можно было использовать в оборотном водоснабжении либо сбрасывать на рельеф и в открытые водоемы. В данном случае речь может идти не об очистке, а о селективном извлечении для последующей утилизации отдельных компонентов-загрязнителей (углеводородного конденсата, метанола, диэтиленгликоля и др.), что в целом не оказывает существенного влияния на общую токсичность сточных вод. В связи с этим наиболее рациональным и радикальным методом обезвреживания таких вод в газовой промышленности является подземное захоронение их в глубокие поглощающие горизонты.

Утилизация производственных сточных вод довольно ограничена. Часть из них, поддающаяся эффективным и рациональным методам очистки, может быть задействована в оборотных системах технического водоснабжения. Остальные воды после необходимой водоподготовки могут использоваться в системах поддержания пластового давления при разработке нефтяных залежей либо в качестве технической воды для размыва подземных емкостей в толще каменной соли.

Попутные воды образуются на газодобывающих предприятиях и являются водной частью жидкостной фазы продукции эксплуатационных скважин, поступающей вместе с газом, углеводородным конденсатом и нефтью и отделяющейся от них в процессе сепарации. Попутные воды представляют собой сложную смесь, в состав которой входит в различных объемных соотношениях большинство следующих составляющих:

конденсационная вода, содержащаяся в пластовых условиях газовой залежи в парообразном состоянии и выпадающая в жидкую фазу при добыче газа;

остаточная порово-капиллярная вода, присутствующая в порах продуктивного пласта-коллектора;

фильтрат бурового раствора;

технические жидкости, закачиваемые в скважины в процессе их эксплуатации, ремонта и интенсификации притока газа (метанол, диэтиленгликоль, растворы хлористого кальция и природные рассолы (рапа), ингибиторы коррозии, соляная и другие кислоты, поверхностно-активные вещества и т.д.);

пластовая подошвенная, контурная и законтурная вода водонапорной системы, подстилающей и оконтуривающей разрабатываемую залежь, изредка пластовая вода из выше- или нижележащих по отношению к разрабатываемой залежи водоносных пластов.

Попутные воды характеризуются большим разнообразием объемов и химического состава как на разных месторождениях, так и на одном месторождении в различные периоды его разработки. Объем их возрастает с увеличением добычи газа и времени освоения месторождения, по мере роста обводнения разрабатываемой залежи и эксплуатационных скважин пластовой водой. Аналогичным образом увеличивается общая минерализация попутных вод: от малой солености (менее 1 г/дм3) для периода, когда в их составе преобладает конденсационная вода, до высокой, когда в их составе присутствует большая доля пластовой воды. Попутные воды содержат в повышенном количестве широкий спектр токсичных природных и привнесенных компонентов, что делает невозможным их очистку до концентраций, позволяющих сбрасывать их на поверхность или в открытые водоемы.

Для попутных, как и для большинства сточных вод, следует говорить не об очистке, а о селективном извлечении и утилизации отдельных примесей (углеводородного конденсата, метанола, диэтиленгликоля, сероводорода, некоторых микроэлементов). После этого воды продолжают оставаться токсичными для окружающей природной среды и подлежат обезвреживанию предпочтительно методом подземного захоронения. Утилизация попутных вод весьма ограничена. После соответствующей подготовки они могут применяться в системах поддержания пластового давления при разработке нефтяных залежей либо в качестве водоисточника для размыва подземных емкостей в соляных толщах.

Строительные рассолы образуются в результате размыва технической водой подземных емкостей в толще каменной соли при строительстве подземных хранилищ для жидких и сжиженных продуктов. География их ограничена районами развития соляных толщ. В качестве технической воды для размыва как правило используются прошедшие предварительную подготовку хозяйственно-бытовые, ливневые и производственные сточные воды.

Объемы строительных рассолов бывают довольно значительные, поскольку создание подземной емкости требует 7-10-кратного объема технической воды. Поступление рассолов неравномерное из-за перерывов в строительстве как различных емкостей, так и одной и той же емкости.

Химический состав строительных рассолов однотипный (преимущественно хлоридный натриевый с примесью хлористого калия, сульфатов кальция и магния и некоторых других соединений). Общая минерализация строительных рассолов, изменяется в пределах от 80-100 г/дм3 в начале строительства до 200-250 г/дм3 и более в основной период создания емкости.

Возможности утилизации строительных рассолов ограничены. Получение из них товарной поваренной соли не рентабельно из-за неравномерности поступления рассола, недостаточного его количества, нестабильной концентрации и т.д. Часть рассолов можно использовать для приготовления буровых растворов, для глушения газовых скважин при ремонте, для регенерации натрий-катионитовых фильтров котельных и на некоторые другие нужды. В основном же строительные рассолы требуют обезвреживания, которое наиболее рационально осуществлять преимущественно путем подземного захоронения в поглощающие горизонты.

По объему образования сточных вод на предприятиях газовой промышленности принята следующая классификация:

малое - до 50 м3/сут (до 15-20 тыс. м3/год);

среднее - от 50 до 300 м3/сут (от 15-20 до 100 тыс. м3/год);

значительное - от 300 до 1000 м3/сут (от 100 до 365 тыс. м3/год);

большое - от 1000 до 4000 м3/сут (от 365 тыс. м3/год до 1,5 млн. м3/год);

очень большое - от 4,0 до 10,0 тыс. м3/сут (от 1,5 до 3,5-4 млн. м3/год).

Для отдельных предприятий характерны в основном малые и средние, редко значительные количества сточных вод. Крупные газовые комплексы с большим числом предприятий, расположенных довольно далеко друг от друга, характеризуются большим и очень большим суммарным количеством сточных вод.

На газодобывающих предприятиях сточные воды не поддаются современным методам очистки по причине высокого солесодержания, частично имеющего пластовое, природное происхождение, большого разнообразия минеральных и органических веществ. Особая токсичность свойственна сточным водам на месторождениях сероводородсодержащего газа, которые в большом количестве содержат растворенный сероводород, гидросульфид- и сульфид-ионы. Обезвреживание таких вод должно осуществляться путем подземного захоронения.

Газоперерабатывающие заводы характеризуются большим разнообразием химического состава и физических свойств производственных сточных вод. Наибольшей токсичностью обладают воды заводов по переработке сероводородсодержащих газов. Вместе с газом и углеводородным конденсатом на заводы поступает определенная часть минерализованной пластовой воды, не удаленная из продукции на газопромыслах. В результате заводские воды обладают повышенным солесодержанием и дополнительно загрязнены широким спектром минеральных и органических реагентов, применяемых в технологии переработки газа. Такие воды также не поддаются эффективной очистке и подлежат подземному захоронению.

На станциях подземного хранения газа (ПХГ) режим и состав вод имеет циклический характер и обусловлен цикличностью работы ПХГ. Во время закачки газа образуется минимальный объем вод, загрязненных преимущественно горюче-смазочными материалами и нефтепродуктами. Они могут быть очищены на биологических очистных сооружениях до кондиций, позволяющих использовать их в системе оборотного водоснабжения либо сбрасывать на рельеф и в поверхностные водоемы, но на практике этого обычно не происходит.

В период отбора газа из подземного хранилища помимо обычных сточных вод на ПХГ появляется попутная вода, добываемая из скважин вместе с газом. В связи с этим увеличивается объем вод, возрастает их солесодержание, они становятся не поддающимися эффективной очистке и требуют обезвреживания путем подземного захоронения.

На подземных хранилищах жидких и сжиженных продуктов в толще каменной соли основные объемы сточных вод образуются во время создания подземных емкостей методом размыва технической водой. Это строительные рассолы, требующие подземного захоронения. В процессе последующей эксплуатации таких хранилищ в них образуются небольшие объемы аналогичных рассолов, которые периодически также должны захороняться в глубокие поглощающие горизонты.

На компрессорных станциях образуются производственные сточные воды, в большинстве своем поддающиеся очистке на биологических очистных сооружениях, после которых они могут использоваться в системах оборотного технического водоснабжения либо сбрасываться на рельеф и в поверхностные водоемы. На головных компрессорных станциях при продувке пылеуловителей в сточные воды могут попадать такие вредные компоненты, как метанол, диэтиленгликоль и конденсат. Подобные воды также требуют подземного захоронения.

Подсобно-вспомогательные предприятия из-за большого разнообразия технологической направленности характеризуются разнообразием количественных и качественных характеристик сточных вод. Часть из них поддается очистке на биологических очистных сооружениях, после чего их можно использовать в системах оборотного технического водоснабжения либо сбрасывать на рельеф и в поверхностные водоемы. Другая часть вод, с повышенным солесодержанием либо загрязненная различными химреагентами, кислотами, органическими и минеральными веществами, не поддается эффективной очистке и подлежит подземному захоронению. Это воды повышенной минерализации котельных и теплоэлектроцентралей, токсичные воды баз по снабжению нефтепродуктами и ингибиторами, производственных баз предприятий по повышению нефтеоотдачи пластов и капитальному ремонту скважин.

Из всего многообразия и количества сточных вод в газовой отрасли биологической очистке подвергается лишь незначительная часть их.

4. КРИТЕРИИ ВЫБОРА СПОСОБА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Важнейшим условием работы предприятий газовой промышленности является соблюдение экологической безопасности [ 1 ]. В этой связи обязательным требованием является обезвреживание сточных вод.

Как известно, предпочтительно полезное использование (утилизация) сточных вод, если это экологически безопасно, экономически выгодно, технически и организационно рационально. Так, достаточно очищенные хозяйственно-бытовые и производственные сточные воды, а также ливневые стоки могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения, для полива сельскохозяйственных культур, для размыва подземных емкостей в соляных толщах. В системах поддержания пластового давления при разработке газовых и нефтяных залежей могут быть задействованы любые сточные воды, включая попутные пластовые воды и строительные рассолы. Последние могут использоваться также для приготовления буровых растворов, жидкостей для глушения скважин, для регенерации катионитовых фильтров котельных либо перекачиваться на близко расположенные рассолопромыслы для последующей переработки.

Решение о способах утилизации и обезвреживания сточных вод должно приниматься исходя из следующих соображений:

экологической безопасности и надежности;

производственных и хозяйственных потребностей;

экономической эффективности.

Подземному захоронению наиболее целесообразно подвергать не поддающиеся очистке попутные воды, строительные рассолы и значительную часть производственных сточных вод. Даже при извлечении из попутных вод и строительных рассолов какой-то части полезных веществ (отдельных микроэлементов, солей) обязательным является обезвреживание жидкой фазы. В засушливых климатических зонах, где развиты соленые озера, строительные рассолы можно сбрасывать в эти озера или в бессточные понижения рельефа. Хозяйственно-бытовые и наименее загрязненные производственные сточные воды, а также ливневые стоки после очистки на биологических очистных сооружениях могут быть утилизированы (повторно использованы) либо сброшены на рельеф или в поверхностные водоемы.

Однако даже при самой совершенной очистке в сточных водах останутся, хотя и в небольших количествах, компоненты, не свойственные природным атмосферным и поверхностным водам. Поэтому пополнение ресурсов последних за счет очищенных вод не равнозначно естественному пополнению за счет атмосферных осадков. В связи с этим, если имеется возможность закачки всех указанных видов сточных вод в пласты-приемники, в область депрессионной воронки водонапорной системы разрабатываемого месторождения, то данному методу должно быть отдано предпочтение.

Если поддающиеся очистке сточные воды из-за их малого объема, технических или организационных сложностей нецелесообразно утилизировать, они должны закачиваться в поглощающие горизонты вместе с не поддающимися очистке.

При неблагоприятных для подземного захоронения гидрогеологических условиях (отсутствие изолированных от земной поверхности достаточно приемистых поглощающих горизонтов) должны применяться другие методы обезвреживания сточных вод.

5. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

5.1. Региональные геолого-гидрогеологические предпосылки подземного захоронения промышленных сточных вод

Степень геологической и гидрогеологической изученности территории России позволяет оценить, хотя бы ориентировочно, перспективы закачки промышленных сточных вод в любом регионе и даже районе. На первый взгляд, главным критерием геолого-гидрогеологической оценки возможностей ПЗС должна быть характеристика пласта-приемника, его емкостных и фильтрационных свойств. Вместе с тем отечественный и зарубежный опыт ПЗС показывает, что основным критерием является закрытость гидрогеологического объекта закачки, причем закрытость не в локальном, а, скорее, региональном плане. Региональная закрытость позволяет предупредить такие неприятные последствия закачки вод, как возможная миграция (переток) сточных вод в ниже- и вышележащие горизонты (вплоть до дневной поверхности), содержащие питьевые, бальнеологические или промышленно значимые воды. При этом следует учитывать то, что перетекание может быть и опосредованным, т.е. сточные воды могут попадать в эти горизонты не сами, а выдавливать в них минерализованные воды пласта-приемника.

Следовательно, для оценки возможностей закачки сточных вод (СВ) пригодны любые виды информации, отражающие, в той или иной степени, закрытость пластов-приемников, т.е. характеристику пласта-покрышки, пласта-экрана.

При сравнении таких крупных тектонических элементов, как платформы и геосиклинали, а, вернее, краевые прогибы и межгорные впадины, предпочтение в плане закрытости недр должно быть отдано платформам. Действительно, краевые прогибы и межгорные впадины в большей мере осложнены дизъюнктивными нарушениями, чем платформы. Вместе с тем для тех и других характерна большая нарушенность (меньшая закрытость) краевых частей, по сравнению с центральными. Кроме того, различия в истории геологического развития платформ и краевых прогибов (межгорных впадин) указывают на меньшую выдержанность литологического строения последних по сравнению с первыми.

В пределах платформ, краевых прогибов и межгорных впадин, водоносные горизонты, пригодные для закачки СВ, приурочены обычно к погруженным частям их, т.е. впадинам и синеклизам в пределах платформ и синклинальным зонам в пределах краевых прогибов. В гидрогеологическом аспекте этим тектоническим элементам отвечают артезианские бассейны разной масштабности.

В артезианских бассейнах, как известно, прослеживается вертикальная гидродинамическая зональность (зона активного водообмена - верхняя; зона замедленного водообмена - средняя; зона застойного режима - нижняя). Эта зональность подтверждается также гидрохимическими, изотопными и газохимическими материалами в регионах различного строения.

В верхнюю зону (активного водообмена) обычно включаются водоносные горизонты неглубокого залегания, гидродинамический режим которых определяется положением местных и региональных базисов эрозии (дренирования). Мощность этой зоны изменяется в широких пределах, от десятков метров до 500 м и более. Химический состав и минерализация вод этой зоны определяются климатом: в гумидных областях с ними связаны пресные воды гидрокарбонатно-натриевого или сульфатно-натриевого (по В.А. Сулину) типов, в аридных областях - пресные, солоноватые, иногда соленые воды.

Средняя зона (замедленного водообмена) занимает промежуточное положение между зонами активного и застойного режимов. В этой зоне прослеживается влияние не сезонных, а вековых климатических колебаний, роль эрозионного вреза снижается, дренаж затруднен. «Кровля» зоны обычно соответствует подошве первого регионального водоупора, залегающего гипсометрически ниже базиса эрозии. В платформенных областях эта зона достигает глубины 300-500 м, в горно-складчатых - прослеживается на гораздо большей глубине. Для нее характерны солоноватые и соленые воды.

Нижняя зона (застойного режима) охватывает нижние части разреза осадочного чехла; движение вод и сток их проявляются в масштабах геологического времени, дренаж отсутствует; влияние климата не сказывается. Зона застойного режима прослеживается не только в артезианских бассейнах платформенного типа, но также в бассейнах краевых прогибов и межгорных впадин. Для этой зоны характерны воды хлоркальциевого типа (по В.А. Сулину) различной минерализации (вплоть до рассолов).

Водоносные горизонты верхней зоны (активного водообмена) как правило не пригодны для захоронения промышленных СВ. Горизонты зоны замедленного водообмена могут использоваться для захоронения СВ при наличии региональных экранов. Безусловным объектом для захоронения СВ является нижняя зона (застойного режима), наиболее изолированная от верхних зон и содержащая не пригодные для практического использования воды.

Геолого-гидрогеологические предпосылки ПЗС должны увязываться с современными представлениями о гидрогеодинамике глубоких горизонтов платформ, согласно которым глубокие водоносные горизонты, по мнению В. А. Всеволожского и В. И. Дюнина, представляют собой систему блоков с отсутствием или весьма слабой гидродинамической связью между собой во всех направлениях. Слоисто-блоковое строение является неотъемлемой особенностью глубоких горизонтов, т.е. общей закономерностью. Масштаб неоднородности: размеры блоков в плане - от десятков и сотен метров в тектонически активных районах до первых десятков километров в районах со спокойными тектоническими условиями. Причем гидродинамическая связь между блоками меняется - усиливается при интенсивной антропогенной нагрузке. Так, при захоронении промышленных сточных вод возможно увеличение пластового давления в отдельных блоках, а это может привести к формированию трещин гидроразрыва. Наличие пьезоэкстремумов в поле пластовых давлений не возможно без существования непроницаемых границ в относительно однородных по литологическому составу одновозрастных водоносных горизонтах. Латеральная миграция ограничена размерами блоков, преобладает вертикальная миграция. Происходит конвективный перенос по «незалеченным» разломам между блоками, осуществляющими связь с вышележащими водоносными горизонтами. Поровая проницаемость с глубиной уменьшается, проницаемость коллекторов в основном обеспечивается трещинами различного генезиса. Фильтрационные и емкостные свойства пород глубоких горизонтов платформ характеризуются резкой анизотропией во всех направлениях, прогнозировать которую пока не представляется возможным.

Таким образом, задача по выявлению горизонтов, благоприятных для ПЗС, сводится к выявлению благоприятных гидрогеологических зон всеми известными методами (гидродинамическими, гидрохимическими, газогеохимическими, изотопными, трассерными и др.).

5.2. Требования к поглощающим горизонтам и экранам

Подземное захоронение сточных вод возможно лишь при соответствующем благоприятном сочетании геологических и гидрогеологических условий. Немаловажна, в частности, роль дизъюнктивной тектоники при обосновании возможности использования пласта для закачки вод. Недоучет этого фактора чреват крайне негативными экологическими последствиями - возможностью прорыва сточных вод в верхние водоносные горизонты.

В большинстве нефтегазоносных районов существуют благоприятные геолого-гидрогеологические условия для ПЗС. Они предопределены чередованием в геологическом разрезе проницаемых (коллекторов) и практически непроницаемых (флюидоупоров) пластов. Из числа проницаемых пластов конкретного геологического разреза для закачки - выбирается рабочий поглощающий горизонт, а также один или несколько резервных поглощающих горизонтов, которые могут быть задействованы в случае необходимости. При достаточно мощном рабочем поглощающем горизонте можно обойтись и без резервных.

Весьма благоприятным фактором является наличие над рабочим и резервным поглощающими горизонтами так называемого «буферного» горизонта, представленного водонасыщенными проницаемыми породами, в которые закачка не планируется. Буферный горизонт может быть отделен от нижележащих поглощающих горизонтов местными, локальными водоупорными толщами; не исключается и отсутствие между ними водоупоров, а также наличие литологических «окон» в водоупорах.

В качестве буферных могут использоваться резервные поглощающие горизонты, развитые над рабочими. Роль буферного горизонта заключается в возможности поступления в него части захороняемых вод или пластовых, вод из нижележащего поглощающего горизонта при его переполнении, либо в случае вертикальных восходящих перетоков сточных вод из поглощающего горизонта из-за неисправности нагнетательных скважин или особенностей геологического строения и гидродинамических условий.

Тем самым буферный горизонт призван снять часть пластового давления, возрастающего в рабочем поглощающем горизонте. Весьма желательно при этом снижение пластового давления в буферном горизонте, что наблюдается в водоносных пластах, подстилающих разрабатываемые газовые залежи и взаимосвязанных гидродинамически. Разновидностью буферного горизонта является разрабатываемая газовая или нефтяная залежь, в которой происходит снижение пластового давления. Наличие буферного горизонта не является обязательным требованием, но оно повышает надежность ПЗС, поэтому, в принципе, желательно.

Небольшие объемы сточных вод можно захоронять непосредственно в разрабатываемую газовую или газоконденсатную залежь. В отработанные залежи могут закачиваться значительные объемы промышленных СВ.

Безусловно, необходимо, чтобы непосредственно над рабочим поглощающим горизонтом или несколько выше - над резервными и буферными горизонтами был развит достаточно мощный и выдержанный по площади, надежный региональный водоупор. Он должен отделять нижние гидрогеологические (гидродинамические, гидрохимические) зоны, характеризующиеся застойным и весьма застойным режимом, от верхних гидрогеологических зон (затрудненного и активного водообмена).

К поглощающим горизонтам предъявляются следующие требования:

отсутствие пресных вод питьевого качества;

насыщенность солеными и рассольными водами, не используемыми в настоящее время и не планируемыми к использованию для лечебных целей, технического водоснабжения, извлечения ценных компонентов на расстоянии ближе расчетного радиуса влияния растекания закачиваемых вод за весь период эксплуатации системы захоронения;

соответствие фильтрационно-емкостных свойств пластов-коллекторов приему запланированных объемов сточных вод;

надежная изоляция поглощающих горизонтов выдержанными по мощности, регионально протяженными водоупорами от вышележащих водоносных горизонтов с пресными водами;

залегание поглощающих горизонтов на приемлемых в технико-экономическом отношении глубинах, которые, согласно мировой и отечественной практике захоронения СВ, составляют в большинстве случаев от 600-700 м до 2500-3000 м, но чаще 1000-2000 м;

совместимость пластовых вод и пород поглощающего горизонта с промышленными СВ, при исключении образования нерастворимых осадков и (или) новых токсичных соединений;

отсутствие тектонических нарушений в зоне залегания поглощающих горизонтов.

С точки зрения литологического состава пластов-коллекторов наиболее перспективны поглощающие горизонты в терригенных (песчаниках, песках, алевролитах) и карбонатных породах (известняках, доломитах). Для известняков характерна относительная простота повышения коллекторских свойств с помощью солянокислотных обработок, возможность применения открытого забоя в скважинах, отсутствие при эксплуатации таких осложнений, как пескование.

В редких случаях могут использоваться поглощающие горизонты в сульфатных трещинно-кавернозных коллекторах (гипсах, ангидритах), трещинно-поровых и порово-трещинных коллекторах магматических (эффузивных, интрузивных) и метаморфических пород.

Региональные водоупорные покрышки (экраны) должны обеспечивать надежность изоляции развитых под ними поглощающих горизонтов в условиях повышающегося пластового давления вследствие закачки сточных вод. В литологическом отношении наилучшими покрышками являются мощные толщи глин, каменной соли и многолетнемерзлых пород. Этим породам должно отдаваться предпочтение в качестве покрышек при выборе развитых под ними поглощающих горизонтов. Менее надежны покрышки, сложенные ангидритами, аргиллитами, плотными доломитами и известняками, эффузивными и метаморфическими породами.

Большое значение имеет положение рабочего поглощающего горизонта по отношению к разрабатываемым газовым, газоконденсатным и нефтяным залежам. Возможны следующие основные варианты поглощающих горизонтов:

1 - продуктивный пласт за пределами контура нефтегазоносности (водонасыщенная часть продуктивного пласта) в зоне депрессионной воронки либо за ее пределами;

2 - подошвенная водонасыщенная часть разреза, подстилающая массивную водоплавающую залежь в контуре нефтегазоносности, в зоне развития депрессионной воронки;

3 - горизонт под разрабатываемыми залежами, от которых он отделен надежным экраном, препятствующим развитию депрессионной воронки вглубь;

4 - горизонт над экранирующей покрышкой разрабатываемой залежи. Первые два варианта являются наиболее благоприятными (причем второй благоприятнее первого), четвертый вариант наименее предпочтителен.

5.3. Основные поглощающие горизонты нефтегазоносных провинций России

Основной гидрогеологической предпосылкой экологически безопасного подземного захоронения промышленных сточных вод является широкое распространение на территории России пластов-коллекторов. Они обладают достаточными для приема СВ фильтрационными и емкостными параметрами и содержат в естественном состоянии подземные минерализованные воды, не представляющие практического интереса для водохозяйственного, теплоэнергетического, лечебно-санитарного использования или извлечения ценных компонентов. Надежная гидравлическая изоляция таких пластов-коллекторов от поверхностных вод и вышележащих водоносных горизонтов, используемых или пригодных для хозяйственно-питьевого или производственно-технического использования, позволяет уверенно прогнозировать локализацию сточных вод в недрах на многие тысячи лет.

Образующиеся в результате такого способа обращения со сточными водами небольшие по размерам «искусственные залежи» в геологическом отношении подобны природным залежам жидких или газообразных полезных ископаемых (нефти, газа) и при благоприятном сочетании комплекса естественных условий способны находиться в местах локализации в течение длительного (измеряемого геологическими масштабами) времени.

Перспективность конкретных территорий для применения ПЗС определяется по Прогнозной карте гидрогеологических условий захоронения промышленных сточных вод в глубокие водоносные комплексы масштаба 1:25000000 (Мингео СССР, 1970 г.). В настоящее время завершается работа по обновлению данной карты, только для территории Российской Федерации. На карте выделены площади с благоприятными и неблагоприятными для реализации подземного захоронения гидрогеологическими условиями, а также территории, недостаточно изученные в данном отношении. На благоприятных площадях даны сведения о развитых перспективных пластах-коллекторах и изолирующих их в разрезе водоупорных толщах.

Благоприятными для подземного захоронения сточных вод условиями характеризуются большая часть европейской территории России, Западной и Центральной Сибири, занятых платформенными артезианскими бассейнами. Неблагоприятные условия характерны для древнейших сталлических щитов и массивов, а также молодых геосинклинальных областей, отличающихся активными неотектоническим и гидродинамическим режимами.

Иными словами, ПЗС вод можно осуществлять во всех нефтегазоносных провинциях России, включая провинции шельфов морей, на всех газовых и газоконденсатных месторождениях, подземных хранилищах газа, на территории газоперерабатывающих заводов, компрессорных станций и других объектов газовой отрасли. Для этого имеются необходимые геолого-гидрогеологические условия. Значимость поглощающих горизонтов на разных участках того или иного региона неодинакова. Ниже приведена краткая характеристика основных поглощающих горизонтов нефтегазоносных провинций и прилегающих к ним территорий России. Этими горизонтами не ограничиваются возможности подземного захоронения сточных вод, в районах конкретных промышленных объектов могут быть перспективными и другие поглощающие горизонты.

Волго-Уральская провинция и прилегающие к ней
с запада территории



Документ сокращен, так как он очень большой. Для просмотра полной версии этого документа пройдите по ссылке Бесплатный заказ нужного документа

 
< Пред.   След. >
Полезное: