RU2220428C1

RU2220428C1 - Procedure to keep watch over planned position of outline of liquid radioactive waste

Info

Publication number: RU2220428C1
Application number: RU2002111406/28A
Authority: RU
Inventors: В.С. Моисеев; Н.И. Паули; М.Г. Персова; Ф.Б. Бакшт; В.Г. Сибгатулин; В.В. Жидков; В.В. Волжанкин; В.В. Комиссаров
Priority date: 2002-04-27
Filing date: 2002-04-27
Publication date: 2003-12-27
Also published as: RU2002111406A

Abstract

FIELD: tracing and monitoring liquid radioactive or chemical waste. SUBSTANCE: in correspondence with procedure network of cased injection holes through which mineralized liquid radioactive waste in pumped into formations-collectors and network of cased observation holes are employed. Electric charging is carried out in cased injection holes or in near-by observation holes by consecutive placement of supply electrode at level of each formation-collector with mineralized liquid radioactive waste. Observations are conducted in shaft of at least one observation cased hole located in monitored region and/or on network of profiles on day surface. Outline of field of liquid radioactive waste is exposed on basis of comparison of measurement results of gradient of potential of electric field with computed fields of standard field with due account of charges in particular structures of casings in cased holes. EFFECT: increased efficiency of procedure thanks to generation of more complete, advanced information on ecological state of burial ground. 5 dwg

Description

Изобретение относится к электроразведочным способам геофизики и может быть использовано для прослеживания и мониторинга жидких радиоактивных или химических отходов (ЖРО). The invention relates to electrical prospecting methods of geophysics and can be used to track and monitor liquid radioactive or chemical wastes (LRW).

Известны способы регламентного контроля за распространением ЖРО путем использования сети обсаженных нагнетательных и наблюдательных скважин, в частности, на радиохимическом комбинате в Красноярске-26. При этом в нагнетательные скважины закачивают предварительно минерализованные радиоактивные отходы, а в наблюдательных обсаженных скважинах осуществляют регламентный мониторинг, основанный на свойствах самих радиоактивных веществ (патент РФ 2075102, G 01 V 9/00) или, например, путем определения изменения удельного электрического сопротивления проб растворов, отобранных из скважин (авторские свидетельства СССР 622026, G 01 V 5/00 и 1034505, G 01 V 5/04). Known methods of routine monitoring of the spread of LRW by using a network of cased injection and observation wells, in particular, at a radiochemical plant in Krasnoyarsk-26. At the same time, pre-mineralized radioactive waste is pumped into injection wells, and routine monitoring is carried out in observational cased wells based on the properties of the radioactive substances themselves (RF patent 2075102, G 01 V 9/00) or, for example, by determining changes in the electrical resistivity of samples of solutions selected from wells (USSR copyright certificates 622026, G 01 V 5/00 and 1034505, G 01 V 5/04).

Недостатком способа является отсутствие возможности оперативного слежения за контуром распространения со временем ЖРО в межскважинном пространстве. The disadvantage of this method is the lack of the ability to quickly monitor the distribution circuit with time of LRW in the interwell space.

Задачей изобретения является создание способа, обеспечивающего оперативное слежение за плановым распространением радиоактивных отходов, дающего опережающую информацию относительно регламентного контроля и позволяющего таким образом корректировать мероприятия, связанные с захоронением радиоактивных отходов. The objective of the invention is to provide a method that provides operational monitoring of the planned distribution of radioactive waste, giving leading information on routine control and thus allowing to adjust the activities associated with the disposal of radioactive waste.

Поставленная задача решается тем, что в способе слежения за плановым положением контура жидких радиоактивных отходов, включающем использование сети обсаженных нагнетательных скважин, через которые в пласты-коллекторы закачивают минерализованные радиоактивные отходы, и сети обсаженных наблюдательных скважин, согласно изобретению осуществляют электрический заряд в обсаженных нагнетательных или в близлежащих наблюдательных скважинах путем последовательного размещения питающего электрода на уровне каждого из пластов-коллекторов с минерализованными жидкими радиоактивными отходами, при этом наблюдения осуществляют по стволу по меньшей мере одной наблюдательной обсаженной скважины, расположенной в контролируемом районе, и/или по сети профилей на дневной поверхности, а выделение контура залежи жидких радиоактивных отходов осуществляют на основе сопоставления результатов измерений градиента потенциала электрического поля с расчетными полями нормального поля с учетом зарядов в конкретных конструкциях обсадных труб обсаженных скважин. The problem is solved in that in a method for monitoring the planned position of the liquid radioactive waste circuit, comprising using a network of cased injection wells, through which mineralized radioactive waste is pumped into reservoir layers, and a network of cased observation wells, according to the invention, carry out an electric charge in cased injection or in nearby observation wells by sequentially placing the supply electrode at the level of each of the reservoir layers with non-saline liquid radioactive waste, while the observations are carried out along the trunk of at least one observational cased well located in a controlled area and / or along a network of profiles on the day surface, and the contour of the liquid radioactive waste deposit is selected based on a comparison of the results of measurements of the electric potential gradient fields with calculated fields of the normal field, taking into account charges in specific casing designs of cased wells.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа согласно изобретению; на фиг. 2-5 показаны графики, иллюстрирующие реализацию способа. In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing the method according to the invention; in FIG. 2-5 are graphs illustrating the implementation of the method.

Устройство, реализующее способ, включает генератор 1, связанный через кабель 2 с расположенным в нагнетательной скважине 3 питающим электродом 4, который последовательно располагают на уровне пластов-коллекторов 5 и б. Вторым питающим электродом является "удаленный"(≈10 глубин скважин) электрод 7. На поверхности земли измеряют градиент потенциала с помощью первых приемных электродов 8 и высокоточного регистратора 9. Вторые приемные электроды 10 располагают по стволу наблюдательной обсаженной скважины 11. Согласование последовательности питающих импульсов тока и фиксация измеряемых сигналов осуществляется синхронизаторами 12. A device that implements the method includes a generator 1 connected through a cable 2 to a supply electrode 4 located in the injection well 3, which is sequentially located at the level of reservoirs 5 and b. The second feeding electrode is the “remote” (≈10 well depths) electrode 7. On the surface of the earth, the potential gradient is measured using the first receiving electrodes 8 and a high-precision recorder 9. The second receiving electrodes 10 are placed along the bore of the observation cased well 11. Coordination of the sequence of current supply pulses and the fixation of the measured signals is carried out by the synchronizers 12.

Способ согласно изобретению реализуется в следующей последовательности операций. The method according to the invention is implemented in the following sequence of operations.

На контролируемой территории, включающей обсаженную нагнетательную скважину 3, сеть наблюдательных скважин 11 и сеть наземных профилей наблюдений, в пласты-коллекторы 5, 6 через нагнетательную скважину 3 закачивают предварительно минерализованные растворы жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Далее в нагнетательной скважине 3 последовательно располагают питающий электрод 4 на уровне каждого из пластов-коллекторов 5 и 6 с закаченными радиоактивными отходами. In a controlled area, including a cased injection well 3, a network of observation wells 11 and a network of ground-based observation profiles, pre-mineralized solutions of liquid radioactive waste (LRW) are pumped into reservoir reservoirs 5, 6 through injection well 3. Next, in the injection well 3, a supply electrode 4 is sequentially arranged at the level of each of the reservoir layers 5 and 6 with the injected radioactive waste.

При пропускании разнополярных импульсов тока через электроды 4 и 7 по стволу по крайней мере одной наблюдательной обсаженной скважины 11 с помощью приемных электродов 8 и/или на поверхности земли по сети заданных профилей с помощью электродов 10 и соответственно подключенного регистратора 9 (например, высокоточной аппаратуры типа ИСЭ-8) измеряют градиент потенциала электрического поля. По результатам измерений строят графики градиента потенциала и путем сопоставления с расчетными полями нормального поля с учетом зарядов в конкретных конструкциях обсадных труб делают заключение о положении пластов-коллекторов и изменении их положения с течением времени. Зона с повышенной относительно нормального поля проводимостью идентифицируется как зона проникновения ЖРО, по которой судят о путях их преимущественного распространения. When transmitting bipolar current pulses through electrodes 4 and 7 along the bore of at least one cased observing well 11 using receiving electrodes 8 and / or on the surface of the earth through a network of predetermined profiles using electrodes 10 and, accordingly, connected recorder 9 (for example, high-precision equipment of the type ISE-8) measure the gradient of the electric field potential. Based on the measurement results, potential gradient graphs are constructed and, by comparison with the normal field calculated fields, taking into account the charges in specific casing designs, a conclusion is drawn about the position of reservoirs and the change in their position over time. The zone with increased conductivity relative to the normal field is identified as the zone of LRW penetration, according to which the ways of their predominant distribution are judged.

В зависимости от технологических возможностей при реализации способа электрический заряд может осуществляться в обсаженной наблюдательной скважине, близлежащей к обсаженной нагнетательной скважине 3. Depending on the technological capabilities when implementing the method, the electric charge can be carried out in a cased observation well, adjacent to the cased injection well 3.

Теоретическое обоснование патентуемого способа иллюстрируется графиками, представленными на фиг. 2-5. The theoretical justification of the patented method is illustrated by the graphs presented in FIG. 2-5.

Для расчетов использовался новый разработанный авторами аппарат математического моделирования электрических полей в сложно построенных трехмерных средах. For calculations, we used a new apparatus developed by the authors for mathematical modeling of electric fields in complexly constructed three-dimensional media.

На фиг. 2 приведены графики градиента потенциала ΔV по профилю, пересекающему проекцию двух проводящих объектов. При этом размер нижнего объекта превышает примерно в 2,2 раза размеры верхнего объекта. На фиг. 3 - то же, но при размерах верхнего объекта, превышающих размеры нижнего примерно в 2,2 раза. В обоих случаях нижний пласт-коллектор залегает на глубине 400-477 м, а верхний на глубине 189-236 м. При расчетах учтено сопротивление железной трубы и бурового раствора. In FIG. Figure 2 shows the graphs of the potential gradient ΔV along the profile intersecting the projection of two conductive objects. Moreover, the size of the lower object exceeds approximately 2.2 times the size of the upper object. In FIG. 3 - the same, but with the dimensions of the upper object exceeding the size of the lower by about 2.2 times. In both cases, the lower reservoir layer lies at a depth of 400-477 m, and the upper one at a depth of 189-236 m. The calculations took into account the resistance of the iron pipe and drilling mud.

Как видно из приведенных ни фиг. 2 и 3 графиках, наличие проводящих слоев-коллекторов четко выделяется понижением величины ΔV относительно нормального поля и совпадением с ним за пределами проекции объекта. Проекция края верхнего и нижнего объектов выделяется градиентной зоной перед локальным максимумом графика ΔV. Более четкая картина выделения края нижнего и верхнего пластов-коллекторов наблюдается при размерах верхнего объекта меньших, чем размеры нижнего (фиг. 2). В данном случае оба объекта отражаются по максимуму градиента потенциала. As can be seen from the FIGS. 2 and 3 of the graphs, the presence of conductive collector layers is clearly distinguished by a decrease in ΔV relative to the normal field and coincidence with it outside the projection of the object. The projection of the edge of the upper and lower objects is distinguished by a gradient zone in front of the local maximum of the graph ΔV. A clearer picture of the separation of the edges of the lower and upper reservoirs is observed when the dimensions of the upper object are smaller than the sizes of the lower (Fig. 2). In this case, both objects are reflected at the maximum of the potential gradient.

На фиг. 4 приведены практические результаты реализации способа согласно изобретению. На контролируемой территории, включающей ряд обсаженных нагнетательных и ряд наблюдательных скважин, производился заряд в двух нагнетательных скважинах на уровнях известных пластов коллекторов на глубине 220 м и 460 м. Измерения градиента потенциала ΔV проводили в двух обсаженных наблюдательных скважинах А-1 и А-2, расположенных на удалении от нагнетательных примерно на 1,3 км. В скважине А-1 измерения проводились дважды с интервалом в один год. Анализ графиков показывает следующее. В скважине А-1 градиент потенциала ΔV резко возрастает в области нижнего пласта-коллектора. При этом сравнение наблюдений 2000 и 2001 годов свидетельствует о достаточно резком изменении проводимости или размеров объекта, что соответственно свидетельствует о том, что здесь находится путь распространения ЖРО. Измерения в скважине А-2 не показали резких изменений градиента потенциала ΔV, что в свою очередь свидетельствует об отсутствии распространения ЖРО в этом направлении. In FIG. 4 shows the practical results of implementing the method according to the invention. In a controlled area, including a number of cased injection wells and a number of observation wells, charge was performed in two injection wells at the levels of known reservoir layers at a depth of 220 m and 460 m. The potential gradient ΔV was measured in two cased observation wells A-1 and A-2, located at a distance of about 1.3 km from the injection. In well A-1, measurements were performed twice with an interval of one year. Analysis of the graphs shows the following. In well A-1, the potential gradient ΔV sharply increases in the region of the lower reservoir. Moreover, a comparison of the observations of 2000 and 2001 indicates a rather sharp change in the conductivity or size of the object, which accordingly indicates that the path of LRW propagation is located here. Measurements in well A-2 did not show sharp changes in the potential gradient ΔV, which in turn indicates the absence of LRW propagation in this direction.

На фиг. 5 приведены результаты измерений на данной территории на дневной поверхности по профилю, удаленному примерно на 1 км от нагнетательных скважин. Данный график демонстрирует достаточно четкое выделение западного края (точка В1) верхнего объекта по градиентной зоне перед максимумом графика ΔV. В восточном направлении край объектов определяется по совпадению полученных данных (графиков) с нормальным полем (точка В2). Существенных изменений положения края ЖРО в течение 2000-2001 годов не наблюдается. In FIG. Figure 5 shows the results of measurements in this area on the day surface along a profile that is approximately 1 km distant from the injection wells. This graph shows a fairly clear selection of the western edge (point B1) of the upper object in the gradient zone before the maximum of the graph ΔV. In the east direction, the edge of the objects is determined by the coincidence of the obtained data (graphs) with the normal field (point B2). Significant changes in the position of the edge of LRW during 2000-2001 are not observed.

В целом, проведенные исследования подтвердили возможность и эффективность применения измерений в обсаженных скважинах и наземно-скважинных наблюдений для слежения за плановым положением контура распространения ЖРО в пластах-коллекторах для мониторинговых целей. In general, the studies have confirmed the feasibility and effectiveness of cased-hole measurements and ground-well observations to monitor the planned position of the LRW distribution circuit in reservoirs for monitoring purposes.

Предлагаемый способ является более эффективным по сравнению с известными, так как позволяет получать более полную, опережающую информацию об экологическом состоянии мест захоронения радиоактивных отходов. The proposed method is more effective than the known, as it allows you to get more complete, advanced information about the environmental status of the disposal sites of radioactive waste.

Claims

A method for monitoring the planned position of the liquid radioactive waste circuit, including the use of a cased injection well network through which mineralized liquid radioactive waste is pumped into reservoir reservoirs, and a cased observation well network, characterized in that they charge electrically in cased injection or nearby observation wells by sequentially placing the supply electrodes at the level of each of the reservoir layers with mineralized liquid radio active waste, while observations are made along the trunk of at least one cased observation well located in a controlled area and / or along a network of profiles on the surface of the day, and the contour of liquid radioactive waste is extracted based on a comparison of the results of measurements of the electric field potential gradient with the calculated normal field fields, taking into account charges in specific casing designs of cased wells.