RU2150721C1 - Method of control over stressed state of seismic region - Google Patents

Method of control over stressed state of seismic region Download PDF

Info

Publication number
RU2150721C1
RU2150721C1 RU98117658A RU98117658A RU2150721C1 RU 2150721 C1 RU2150721 C1 RU 2150721C1 RU 98117658 A RU98117658 A RU 98117658A RU 98117658 A RU98117658 A RU 98117658A RU 2150721 C1 RU2150721 C1 RU 2150721C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
tremors
wells
production
potash
Prior art date
Application number
RU98117658A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Белкин
А.С. Николаев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Уралкалий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Уралкалий" filed Critical Открытое акционерное общество "Уралкалий"
Priority to RU98117658A priority Critical patent/RU2150721C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2150721C1 publication Critical patent/RU2150721C1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

FIELD: mining industry, removal of stressed state over territories having plants producing soda and potash fertilizers. SUBSTANCE: liquid is pumped into deep water-bearing horizons. Excessive brines of potash production and chlorine-calcium sewage of soda production specially prepared and separated from suspended solid phase are used as pumped liquid. Value of seam pressure is measured after start of pumping. Underground tremors are recorded, pressure on well-head is being reduced after their appearance till tremors stop. Then pressure on well-head is raised again till tremors start and so on. EFFECT: enhanced functionality of wells by their usage for utilization of industrial sewage.

Description

Предлагаемое изобретение относится к горному делу и может быть использовано для снятия напряженного состояния сейсмичных районов, на территории которых имеются предприятия по производству калийных удобрений и соды. The present invention relates to mining and can be used to relieve the stress of seismic regions in the territory of which there are enterprises for the production of potash fertilizers and soda.

В последние годы в Березниковско-Соликамском промышленном районе участились землетрясения. 5 января 1995 года произошло землетрясение силой до 5 баллов по шкале Рихтера в г. Соликамске, следствием которого явилось разрушение части подземных горных выработок и поверхностных строений. 9 октября 1997 года произошло землетрясение силой в эпицентре до 4 баллов в г. Березники. В связи с тем, что под жилой застройкой указанных городов имеются пустоты, образованные в результате ведения подземных горных работ, целесообразно проведение в этом районе работ по регулированию землетрясений путем искусственного снятия глубинных напряжений. In recent years, earthquakes have become more frequent in the Bereznikovsk-Solikamsk industrial region. On January 5, 1995, an earthquake of up to 5 points on the Richter scale in Solikamsk occurred, which resulted in the destruction of part of underground mining and surface structures. On October 9, 1997, an earthquake occurred at the epicenter of up to 4 points in the city of Berezniki. Due to the fact that under the residential development of these cities there are voids formed as a result of underground mining, it is advisable to conduct earthquake management in this area by artificially removing deep stresses.

Отмеченные землетрясения необходимо относить к категории возбужденных, возникших в результате интегрированного воздействия на недра Камского водохранилища, работы Усольского, Быгельского и Соликамского водозаборов, эксплуатации Юрчукского, Бельского, Чашкинского, Сибирского и Уньвиньского нефтяных месторождений, разработки Верхнекамского месторождения калийных солей. The noted earthquakes must be classified as excited as a result of the integrated impact on the subsoil of the Kama reservoir, the work of the Usolsky, Bygelsky and Solikamsky water intakes, the exploitation of the Yurchuk, Belsky, Chashkinsky, Siberian and Unvinsky oil fields, and the development of the Verkhnekamsk potash salt field.

Повышение давления подземных вод в зоне водохранилища зависит от подъема уровня поверхностных вод, фильтрационных характеристик пород и гидрогеологических условий. Определенное значение имеет и распространение подпора грунтовых вод. При заполнении водохранилища наиболее значительное повышение пластовых давлений в глубоких водоносных горизонтах происходит при наличии гидравлической связи их с поверхностными и грунтовыми водами. При отсутствии такой взаимосвязи пластовые давления будут повышаться в меньшей степени только за счет увеличения нагрузки на водоносный горизонт. The increase in groundwater pressure in the reservoir zone depends on the rise in the level of surface water, the filtration characteristics of the rocks and hydrogeological conditions. Of particular importance is the spread of groundwater backwater. When filling a reservoir, the most significant increase in reservoir pressure in deep aquifers occurs when they are hydraulically connected to surface and ground waters. In the absence of such a relationship, reservoir pressures will increase to a lesser extent only due to an increase in the load on the aquifer.

Тот факт, что наиболее значительные землетрясения происходят в районах водохранилищ, где уровень воды достигал 100 м и более, свидетельствует о существенной роли повышения давления подземных вод в механизме таких землетрясений. The fact that the most significant earthquakes occur in the areas of reservoirs, where the water level reached 100 m or more, indicates the significant role of the increase in groundwater pressure in the mechanism of such earthquakes.

Усиление сейсмической активности в районе г. Денвер (штат Колорадо, США), начавшееся после закачки сточных вод в поглощающую скважину, дало толчок к исследованию возбужденных землетрясений, связанных с непосредственным воздействием на глубокие водоносные горизонты [1]. The increase in seismic activity in the Denver area (Colorado, USA), which began after the injection of sewage into the absorbing well, gave an impetus to the study of excited earthquakes associated with direct impact on deep aquifers [1].

Скважина глубиной 3671 м вскрыла в интервале 3638-3671 м трещиноватые докембрийские гнейсы, куда сбрасывались сточные воды. Закачка воды была начата 8 марта 1962 г., а с конца апреля сейсмические станции стали регистрировать слабые толчки. В последующем была установлена зависимость частоты землетрясений от количества закачиваемой воды. При временном прекращении закачки число толчков резко снизилось. Наблюдалось также соответствие между сейсмической активностью и давлением воды на забое скважины. Очаги землетрясений, определенные по инструментальным данным, локализовались в небольшой зоне и имели глубину 4,5 - 5,5 км. A well with a depth of 3671 m uncovered in the interval 3638-3671 m fissured Precambrian gneisses, where sewage was discharged. Water injection was started on March 8, 1962, and from the end of April, seismic stations began to record weak tremors. Subsequently, the dependence of the frequency of earthquakes on the amount of injected water was established. With a temporary cessation of injection, the number of shocks decreased sharply. A correspondence was also observed between seismic activity and water pressure at the bottom of the well. The centers of earthquakes determined by instrumental data were localized in a small zone and had a depth of 4.5 - 5.5 km.

Возбужденные землетрясения, сопутствующие эксплуатации нефтяных месторождений, были зарегистрированы на месторождениях Ренджели (штат Колорадо, США), грозненских (Россия) и т.д. Механизм таких землетрясений связывают прежде всего со снижением пластовых давлений при добыче нефти и последующим его восстановлением в случае нагнетания воды при законтурном заводнении. Такое изменение гидрогеологической обстановки влияет на фрикционное сопротивление в сейсмогенных разрывах [2]. Excited earthquakes associated with the exploitation of oil fields were recorded at the Rangeli fields (Colorado, USA), Grozny (Russia), etc. The mechanism of such earthquakes is primarily associated with a decrease in reservoir pressure during oil production and its subsequent recovery in the event of water injection during outflow waterflooding. Such a change in the hydrogeological situation affects the frictional resistance in seismogenic faults [2].

Для регулирования землетрясений в США на нефтяном месторождении Ренджели в 1969 -1973 г.г. проводилась закачка воды в пласт и дренирование пласта. С этой целью использовались четыре скважины глубиной около 2 км. Была установлена зависимость месячного числа толчков от режима работы скважин. Количество толчков снижалось после того, как закачка воды сменялась откачкой. Очаги концентрировались вблизи существующего разлома в зоне наиболее высокого пластового давления. Критическая величина пластового давления, при которой возбуждались толчки, составляла 257 бар. Опыты в Ренджели показали, что напряженное состояние в очагах землетрясений под воздействием давления воды постепенно снимается - происходит разрядка напряжений. Аналогичные эксперименты проводились в Японии, в сейсмичном районе Мацусиро, где вода нагнеталась в скважину глубиной 1800 м. To regulate earthquakes in the USA at the Rangely oil field in 1969-1973 water was injected into the formation and drainage of the formation. For this purpose, four wells were used with a depth of about 2 km. The dependence of the monthly number of tremors on the mode of operation of the wells was established. The number of shocks decreased after the injection of water was replaced by pumping. The foci were concentrated near the existing fault in the zone of the highest reservoir pressure. The critical value of reservoir pressure at which shocks were excited was 257 bar. The experiments in the Range showed that the stress state in the centers of earthquakes under the influence of water pressure is gradually removed - there is a discharge of stresses. Similar experiments were conducted in Japan, in the seismic region of Matsushiro, where water was pumped into a 1800 m deep well.

Известен способ контроля напряженного состояния сейсмичного района, включающий нагнетание жидкости в глубокие водоносные горизонты, расположенные в этом районе [1, с.64]. Данное техническое решение принято за прототип. A known method of controlling the stress state of a seismic region, including pumping fluid into deep aquifers located in this region [1, p. 64]. This technical solution is taken as a prototype.

Недостатком известного способа является малая функциональность скважин. Глубокие дорогостоящие скважины используются только для снятия напряженного состояния сейсмичного района. The disadvantage of this method is the low functionality of the wells. Deep expensive wells are used only to relieve the stress state of a seismic area.

Целью изобретения является повышение функциональности скважин путем использования их для утилизации промышленных стоков. The aim of the invention is to increase the functionality of the wells by using them for the disposal of industrial effluents.

Цель достигается тем, что в качестве закачиваемой жидкости используют специально подготовленные, отделенные от взвешенной твердой фазы избыточные рассолы калийного производства и хлоркальциевые сточные воды содового производства. The goal is achieved in that as the injected liquid, specially prepared, excess brines of potash production and calcium chloride wastewater from soda production are separated from the suspended solid phase.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

На участке, свободном от жилой застройки и промышленных предприятий, расположенном в сейсмичном районе, бурят скважины до глубоких водоносных горизонтов, залегающих на глубинах около 2 км. Использование водоносных горизонтов, залегающих на глубинах более 2 км, технически трудно осуществимо, а менее 2 км может не привести к изменению напряженного состояния горного массива. После обсадки скважин трубами и перфорации их на уровне данных горизонтов начинают закачку в них жидкости. On a site free of housing and industrial enterprises, located in a seismic area, wells are drilled to deep aquifers that lie at depths of about 2 km. The use of aquifers lying at depths of more than 2 km is technically difficult, and less than 2 km may not lead to a change in the stress state of the mountain range. After casing the wells with pipes and perforating them at the level of these horizons, fluid injection begins in them.

В качестве закачиваемой жидкости используют специально подготовленные избыточные рассолы калийного производства и (или) хлоркальциевые сточные воды содового производства. Специальная подготовка заключается в отделении рассолов, сточных вод содового производства от взвешенной твердой фазы и добавлении в них для предупреждения коррозии обсадных труб известных ингибиторов коррозии, таких как АКС-1, Камеликс 1116х и других. As the injected liquid, specially prepared excess brines of potash production and (or) calcium chloride wastewater from soda production are used. Special preparation consists in separating brines, wastewater from soda production from suspended solids and adding well-known corrosion inhibitors, such as AKS-1, Kameliks 1116x and others, to prevent casing corrosion.

После начала закачки стоков постоянно фиксируют величину пластового давления. Сразу после возбуждения подземных толчков давление на устье нагнетательных скважин постепенно снижают до момента полного прекращения толчков. Затем давление на устье скважин снова повышают до начала толчков и, таким образом, напряженное состояние в сейсмичном районе постепенно снимают под воздействием давления сточных вод путем разрядки напряжений. After the start of sewage injection, the reservoir pressure is constantly recorded. Immediately after the initiation of tremors, the pressure at the mouth of the injection wells is gradually reduced until the tremors are completely stopped. Then, the pressure at the wellhead is again increased before the start of the tremors and, thus, the stress state in the seismic region is gradually relieved under the influence of wastewater pressure by stress relief.

Изменение проницаемости пород при пропускании через образцы яснополянского горизонта, отобранные с глубины около 2 км, сточных вод содового производства исследовано в институте ПермНИПИнефть. Полученные данные свидетельствуют о значительном уменьшении водопроницаемости образцов как при фильтрации через них пресной воды, так и промстоков. При прокачивании сточной воды из шламохранилища содового производства наблюдается меньший темп затухания и большая величина относительной водопроницаемости, чем при экспериментах с пресной водой. Аналогичные результаты получены при фильтрации избыточных рассолов калийного производства. Повышение водопроницаемости вызвано коагуляцией глинистой фракции песчаников при пропускании через них минерализованных растворов. The change in rock permeability when passing through samples of the Yasnaya Polyana horizon, taken from a depth of about 2 km, of soda wastewater was studied at the PermNIPIneft Institute. The data obtained indicate a significant decrease in the water permeability of the samples both when filtering fresh water through them and industrial waste water. When pumping wastewater from the soda production sludge storage facility, a lower attenuation rate and a higher relative water permeability are observed than in experiments with fresh water. Similar results were obtained by filtering excess brines of potash production. The increase in water permeability is caused by coagulation of the clay fraction of sandstones when mineralized solutions are passed through them.

Пример осуществления способа. В Дуринском прогибе вблизи разлома глубокого заложения субширотного простирания пробурены скважины NN 1-ОП и 2-ОП. Фильтры в скважинах установлены в интервале залегания франко-фаменского водоносного горизонта на глубине 2,1-2,5 км. An example implementation of the method. Wells NN 1-OP and 2-OP were drilled in the Durinsky trough near the deep-seated sub-latitudinal strike fault. Filters in the wells were installed in the interval of occurrence of the Franco-Famennian aquifer at a depth of 2.1-2.5 km.

Опытные гидрогеологические работы, проведенные на этих скважинах, включали в себя пробные и опытные откачки пластовых вод и опытную закачку этих вод, временно заскладированных в ходе откачки в отстойники. Experimental hydrogeological work carried out at these wells included trial and experimental pumping of produced water and experimental pumping of these waters, temporarily stored during pumping into sedimentation tanks.

В результате опытных нагнетаний установлена емкость водоносного горизонта, равная 211 тыс. куб. м в год. В связи с тем, что необходимая производительность в 900 тыс. куб. м в год была не достигнута, скважины законсервированы. As a result of pilot injections, an aquifer capacity of 211 thousand cubic meters was established. m per year. Due to the fact that the required productivity of 900 thousand cubic meters. m per year was not achieved, the wells were mothballed.

Для регулирования напряженного состояния сейсмичного района производят расконсервацию скважин и повышение их производительности методом гидроразрыва пласта. Затем начинают закачку избыточных рассолов из шламохранилища Четвертого Березниковского калийного рудоуправления. После начала закачки постоянно фиксируют величину пластового давления. Сразу после возбуждения подземных толчков силой 1-2 балла по шкале Рихтера давление на устье скважин постепенно снижают до момента прекращения толчков. Затем давление на устье скважин снова повышают до начала толчков и так далее. To regulate the stress state of the seismic region, the wells are re-mothballed and their productivity increased by hydraulic fracturing. Then they start pumping excess brines from the sludge storage facility of the Fourth Bereznikovsky Potash Mine Administration. After the start of injection, the reservoir pressure is constantly recorded. Immediately after the initiation of tremors of 1-2 points on the Richter scale, the pressure at the wellhead is gradually reduced until the tremors cease. Then, the pressure at the wellhead is raised again before the start of the tremors and so on.

Литература. Literature.

1. Киссин И.Г. и др. Подземная гидросфера и сейсмические процессы. Сб.: Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах. - Новосибирск: Наука, 1982, с. 57-64. 1. Kissin I.G. and others. Underground hydrosphere and seismic processes. Sat: Fundamentals of hydrogeology. Geological activity and history of water in the bowels of the earth. - Novosibirsk: Nauka, 1982, p. 57-64.

2. Смирнова М.Н. Возбужденные землетрясения в связи с разработкой нефтяных месторождений (на примере Старогрозненского землетрясения). Сб.: Влияние инженерной деятельности на сейсмический режим. - М.: Наука, 1977, с. 128-141. 2. Smirnova M.N. Excited earthquakes in connection with the development of oil fields (on the example of the Starogroznensky earthquake). Sat: The influence of engineering activity on the seismic regime. - M .: Nauka, 1977, p. 128-141.

Claims (1)

Способ контроля напряженного состояния сейсмического района, включающий нагнетание жидкости в глубокие водоносные горизонты, залегающие на глубинах около 2 км, расположенные в сейсмичном районе, отличающийся тем, что в качестве закачиваемой жидкости используют специально подготовленные, то есть отделенные от взвешенной твердой фазы с добавлением ингибиторов коррозии, избыточные рассолы калийного производства и хлоркальциевые сточные воды содового производства, после начала закачки постоянно ведут измерения величины пластового давления и регистрацию подземных толчков, сразу после возбуждения подземных толчков силой 1 - 2 балла по шкале Рихтера давление на устье скважин постепенно снижают до момента прекращения толчков, затем давление на устье скважин снова повышают до начала толчков и так далее. A method for controlling the stress state of a seismic region, including pumping liquid into deep aquifers lying at depths of about 2 km, located in a seismic region, characterized in that specially prepared, that is, separated from the suspended solid phase with the addition of corrosion inhibitors, are used as the injected liquid , excess brines of potash production and calcium chloride wastewater from soda production, after the start of injection, the formation pressure is constantly measured eniya tremors and registration immediately after the excitation force tremors 1 - 2 on the Richter scale pressure at the mouth of wells is gradually reduced until the termination shock, then the pressure on the mouth of the wells again increased prior to the shock and so on.
RU98117658A 1998-09-23 1998-09-23 Method of control over stressed state of seismic region RU2150721C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98117658A RU2150721C1 (en) 1998-09-23 1998-09-23 Method of control over stressed state of seismic region

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98117658A RU2150721C1 (en) 1998-09-23 1998-09-23 Method of control over stressed state of seismic region

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2150721C1 true RU2150721C1 (en) 2000-06-10

Family

ID=20210714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98117658A RU2150721C1 (en) 1998-09-23 1998-09-23 Method of control over stressed state of seismic region

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2150721C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИСИЧ И.Г. и др. Подземная гидросфера и сейсмические процессы. Сборник "Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах". - Новосибирск: Наука, 1982, с.57-64. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9879401B2 (en) Oil and gas well and field integrity protection system
Pryor Groundwater geology in southern Illinois, a preliminary geologic report
Johnson Development of the Wink Sink in west Texas, USA, due to salt dissolution and collapse
RU2630519C1 (en) Method for well construction in complicated conditions
RU2365735C2 (en) Opening method of high-pressure stratums, saturated by strong brines
Maliva et al. Injection well options for sustainable disposal of desalination concentrate
RU2150721C1 (en) Method of control over stressed state of seismic region
Coates Subsurface influences
Brudnik et al. The complex hydrogeology of the unique Wieliczka salt mine
KR100284857B1 (en) Gathering Method of Underground Water
Boonstra et al. Well design and construction
RU88052U1 (en) DEEP WELL CONSTRUCTION
Johnson Salt dissolution and subsidence or collapse caused by human activities
RU2133342C1 (en) Method for preventing flooding of potassium mines
RU2798370C1 (en) Method for reconstruction of a flooded mine mined by open-underground method
Tofflemire et al. Deep-well injection of wastewater
Berest et al. Dry mine abandonment
RU2499140C2 (en) Method of well hydromining at excavation with preliminary drying of minerals
RU2790345C1 (en) Method for utilization of industrial effects of an enterprise in the conditions of cryolithozone
RU2233380C1 (en) Method for burying liquid waste in underground layer environment
Pertiwi et al. An Environmental Protection (Zero Discharge) Utilizing Idle Wells to Inject Produced Water for Pressure Maintanance in Shallow Well
RU2320873C2 (en) Method for pit protection against underground water inflows
RU2713796C2 (en) Method for burial of liquid effluents in geological environment
RU2196884C2 (en) Method of burial of pulpy drilling wastes in deposit development by borehole systems
SU1070312A1 (en) Method of constructing a plugging pad

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090924