Нагнетательная скважина

редактировать
Глубокая нагнетательная скважина для захоронения опасных промышленных и городских сточных вод; скважина «Класса I» в соответствии с правилами USEPA.

нагнетательная скважина - это устройство, которое помещает жидкость глубоко под землю в пористые горные породы пласты, такие как песчаник или известняк, или в или бел промыть неглубокий слой почвы. Жидкость может быть водой, сточной водой, рассолом (соленой водой) или водой, смешанной с химикатами.

Содержание

  • 1 Определение
  • 2 Области применения
    • 2.1 Удаление отходов
    • 2.2 Добыча нефти и газа
    • 2.3 Рекультивация свалки
    • 2.4 Пополнение водоносного горизонта
    • 2.5 Геотермальная энергия
  • 3 Нормативные требования
  • 4 Землетрясения, вызванные нагнетанием
  • 5 Примечания
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Определение

The US Агентство по охране окружающей среды (EPA) определяет нагнетательную скважину как «пробуренный, пробуренный или ведомый вал, или выкопанный ствол глубже, чем его ширина, или усовершенствованный воронок, или подземную систему распределения жидкости». Строительство скважины зависит от закачиваемой жидкости и глубины зоны закачки. Глубокие скважины, предназначенные для закачки опасных отходов или углекислого газа глубоко под земную поверхность, имеют несколько слоев защитной оболочки и цемента, тогда как неглубокие скважины, закачивающие неопасные жидкости в источники питьевой воды или над ними, строятся проще..

Приложения

Нагнетательные скважины используются для многих целей.

Удаление отходов

При удалении сточных вод очищенные сточные воды закачиваются в землю между непроницаемыми слоями горных пород, чтобы избежать загрязнения свежих вода поставляет или отрицательно влияет на качество водоприемников. Нагнетательные скважины обычно сооружаются из трубы со сплошными стенками на большой высоте, чтобы предотвратить смешивание закачиваемой жидкости с окружающей средой. В отличие от водостоков или других методов прямого сброса, в нагнетательных скважинах земля используется в качестве фильтра для дальнейшей очистки очищенных сточных вод до того, как они достигнут водоприемника. Этот метод удаления сточных вод также служит для распределения закачиваемой жидкости на обширной территории, что еще больше снижает воздействие на окружающую среду.

Критики скважин для нагнетания сточных вод выражают озабоченность по поводу загрязнения водоприемников закачиваемыми водами. Однако многие специалисты по экологической инженерии считают, что очистка сточных вод с последующей утилизацией через нагнетательные скважины является наиболее экономичным и экологически ответственным методом очистки сточных вод во многих ситуациях. Альтернативы нагнетательным скважинам включают прямой сброс очищенных сточных вод в водоприемники, кондиционирование нефтяных скважин и гидроразрыва пласта пластовая вода для повторного использования, использование очищенной воды для орошения или поения скота или переработка воды в промышленных отходах водоочистные сооружения. Прямой сброс не рассеивает воду на большой площади; Воздействие на окружающую среду сосредоточено на конкретном участке реки и ее нижнем течении или на прибрежном водоеме. Обширное орошение не проводится, как обычно, в районах, где добываемая вода имеет тенденцию быть соленой, и часто является чрезмерно дорогостоящей и требует постоянного обслуживания и большого потребления электроэнергии.

С начала 1990-х годов округ Мауи, Гавайи были вовлечены в борьбу за 3-5 миллионов галлонов сточных вод в день, которые он закачивает ниже очистных сооружений Lahaina, в связи с утверждением, что вода выходила в виде просачиваний, которые вызывали цветение водорослей и другой ущерб окружающей среде. Спустя примерно двадцать лет против него подали в суд экологические группы после того, как многочисленные исследования показали, что более половины инъекционного вещества появлялось в близлежащих прибрежных водах. Судья в иске отклонил доводы округа, потенциально подвергнув его федеральным штрафам на миллионы долларов. Указ о согласии 2001 года требовал от округа получения сертификата качества воды от Департамента здравоохранения Гавайев, чего он не сделал до 2010 года, после того как был подан иск. Дело было рассмотрено девятым округом и Верховным судом Соединенных Штатов, а в 2020 году в округе Мауи против Гавайского фонда дикой природы Суд постановил, что нагнетательные скважины могут быть «функциональным эквивалентом прямого сброса» в соответствии с Законом о чистой воде, и поручил Агентству по охране окружающей среды работать с судами над установлением правил, когда для этих типов скважин требуются разрешения.

Нефть и добыча газа

Еще одно применение нагнетательных скважин - добыча природного газа и нефти добычи. Пар, диоксид углерода, вода и другие вещества могут быть закачаны в нефтедобывающую установку для поддержания пластового давления, нагрева нефти или снижения ее вязкость, позволяя ему течь в соседнюю добывающую скважину.

Восстановление площадок для отходов

Еще одно применение нагнетательных скважин - восстановление окружающей среды, для очистки загрязнение почвы или подземных вод. Нагнетательные скважины могут закачивать чистую воду в водоносный горизонт, тем самым изменяя направление и скорость потока грунтовых вод, возможно, в сторону уменьшения градиента, что затем может более быстро и эффективно удалять загрязненные грунтовые воды. Нагнетательные скважины также можно использовать для очистки почвы от загрязнения, например, с помощью системы озонирования. Сложные углеводороды и другие загрязнители, захваченные в почве и недоступные иным образом, могут быть разложены озоном, газом с высокой реакционной способностью, часто с большей экономической эффективностью, чем можно было бы получить, выкопав пораженный площадь. Такие системы особенно полезны в застроенных городских условиях, где рытье грунта может быть непрактичным из-за вышележащих зданий.

Пополнение водоносного горизонта

Недавно появилась возможность заполнения естественных водоносных горизонтов с помощью закачки или просачивание стало более важным, особенно в самом засушливом регионе мира, регионе MENA (Ближний Восток и Северная Африка).

Поверхностный сток также может быть пополнен в сухой колодцы, или просто бесплодные колодцы, которые были преобразованы в функции цистерн. Эти называемые гибридные ливневые системы управления имеют преимущество одновременного пополнения водоносного горизонта и мгновенной подачи питьевой воды. Они могут использовать существующую инфраструктуру и требуют очень небольших усилий для модификации и эксплуатации. Активация может быть такой же простой, как установка полимерной крышки (фольги) в ствол скважины. Вертикальные трубы для отвода перелива ко дну могут повысить производительность. Область вокруг колодца действует как воронка. Если эта область поддерживается в хорошем состоянии, вода потребует небольшой очистки, прежде чем она попадет в цистерну.

Геотермальная энергия

Нагнетательные скважины используются для получения геотермальной энергии в горячих пористых горные породы под поверхностью путем закачки флюидов в землю, которая нагревается в земле, а затем извлекается из соседних скважин в виде флюида, пара или их комбинации. Затем нагретый пар и жидкость можно использовать для выработки электроэнергии или непосредственно для геотермального отопления.

Нормативные требования

В США деятельность нагнетательных скважин регулируется EPA и правительства штатов в соответствии с Законом о безопасной питьевой воде (SDWA). Раздел SDWA «Основная ответственность государства по обеспечению соблюдения» предусматривает, что государства должны представить свою предлагаемую программу UIC в EPA, чтобы потребовать от государства принятия на себя основной ответственности по обеспечению соблюдения. Тридцать четыре штата получили право первенства МСЖД по скважинам I, II, III, IV и V. Для штатов без утвержденной программы UIC администратор EPA предписывает подать заявку. EPA издало правила контроля подземной закачки (UIC) для защиты источников питьевой воды.

Нормативы EPA определяют шесть классов нагнетательных скважин. Скважины I класса используются для закачки бытовых и промышленных стоков под подземные источники питьевой воды. Скважины класса II используются для закачки флюидов, связанных с добычей нефти и газа, включая отходы гидроразрыва пласта. Скважины класса III используются для закачки флюидов, используемых при добыче минеральных растворов из подземных источников питьевой воды. Скважины класса IV, как и скважины класса I, использовались для закачки опасных отходов, но закачивают отходы в подземные источники питьевой воды или над ними, а не ниже. EPA запретило использование скважин класса IV в 1984 году. Скважины класса V используются для всех безопасных нагнетаний, которые не попадают в классы с I по IV. Примеры колодцев класса V включают колодцы ливневой канализации и поля выщелачивания септических систем. Наконец, скважины класса VI используются для закачки диоксида углерода для секвестрации или длительного хранения. В настоящее время скважин класса VI в эксплуатации нет, но к 2016 году ожидается их использование от 6 до 10 скважин.

Землетрясения, вызванные нагнетанием

Общее количество землетрясений в центральной части США. в центре карты показан район около Оклахомы, где наблюдался наибольший рост активности с 2009 года.

Исследование, проведенное в июле 2013 года ученым Геологической службы США Уильямом Эллсвортом, связывает землетрясения с местами закачки сточных вод. За четыре года, с 2010 по 2013 год, количество землетрясений магнитудой 3,0 и выше в центральной и восточной частях США резко возросло. После десятилетий стабильной частоты землетрясений (в среднем 21 событие в год) активность возросла, начиная с 2001 года, и достигла пика в 188 землетрясениях в 2011 году, включая рекордное землетрясение магнитудой 5,7 около Праги, Оклахома, которое было самым сильным землетрясением, когда-либо зарегистрированным в Оклахоме. Ученые USGS обнаружили, что в некоторых местах повышение сейсмичности совпадает с закачкой сточных вод в глубокие скважины для захоронения. Считается, что землетрясения, вызванные закачкой, вызваны изменениями давления из-за избыточной жидкости, закачиваемой глубоко под поверхность, и называются землетрясениями «искусственного происхождения». 3 сентября 2016 года землетрясение магнитудой произошло недалеко от Пауни, Оклахома, за которым последовали девять афтершоков магнитудой 2,6–3,6 в течение трех с половиной часов. Землетрясение побило предыдущий рекорд, установленный пятью годами ранее. Сотрясения ощущались так далеко, как Мемфис, Теннесси и Гилберт, Аризона. Мэри Фоллин, губернатор Оклахомы, объявила о чрезвычайной ситуации на местном уровне, и Комиссия штата Оклахома отдала приказ о закрытии местных скважин для захоронения отходов. Результаты продолжающегося многолетнего исследования индуцированных землетрясений, проводимого Геологической службой США (USGS), опубликованные в 2015 году, показали, что большинство сильных землетрясений в Оклахоме, таких как землетрясение в Эль-Рино в 1952 г. вызвано глубоким закачиванием сточных вод нефтяной промышленностью.

Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-24 03:02:29
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте