 |
 |
 |
 |
Процессы, сопровождающие глубинное захоронение жидких РАО, Moryi быть разделены на четыре основные группы по общности соответствующим им моделей:
- изменение пьезометрической поверхности (напорного режима) подземных вод коллекторского горизонта, в который осуществляется нагнетание отходов;
- заполнение порового пространства и распределение отходов в пласте-коллекторе и водоупорах, смешение отходов с подземными водами, физико-химические явления в системе отходы - породы - пластовые воды;
- изменение геостатического состояния геологической среды;
- изменение температуры геологической среды.
Эти процессы протекают в пространстве геологической среды, характеристики которой в значительной степени определяют их параметры. Поэтому одним из первых этапов прогнозирования является обоснование моделей геологической среды и, в частности, моделей пространственного распределения гидрогеологических параметров. Гидрогеологические параметры известны в отдельных точках или участках- местах бурения скважин и проведения опытно-фильтрационных исследований. При прогнозировании необходимо использовать и промежуточные значения, которые для ряда параметров могут быть рассчитаны методом локальной аппроксимации.
Изменение напорного режима пласта-коллектора, в который осуществляется нагнетание отходов, является первым характерным признаком поступления отходов в норовое пространство коллектора и вытеснения подземных вод. Изменение напоров выражается в повышении пьезометрических уровней подземных вод в наблюдательных скважинах (уменьшение глубины их залегания) или давления на устье скважины, если уровень подземных вод вьппе поверхности земли, а устье скважины загерметизировано.
При этом в коллекторском горизонте формируется «купол репрессии», центральная часть которого находится в районе нагнетательной скважины. Значения напора уменьшаются по радиусу от скважины приблизительно пропорционально логарифму расстояния, параметры купола репрессии определяются временем и объемом нагнетания, геологическими условиями и характеристиками пласта-коллектора, конструкциями, количеством и схемой расположения скважин.
При разгрузке пласта-коллектора, т. е. откачке чистой воды из скважин, удаленных от нагнетательных, одновременно с куполом репрессии образуется воронка депрессии и развиваемые напоры будут ниже, чем без разгрузки. Скорость распростра-
нения гидродинамического возмущения в пласте-коллекторе значительно больше распространения собственно отходов, благодаря чему поле напоров позволяет оценить структуру поля фильтрации отходов задолго до их появления.
На рисунке 8 в качестве иллюстрации приведены схемы купола репрессии и распространения отходов в пласте-коллекторе для произвольно выбранных условий.
Поля напоров, создаваемые нагнетанием отходов, и естественных напоров определяют направления и скорости течения жидкости в пористой среде пласта-коллектора, которые зависят также от фильтрационных характеристик пласта-коллектора, граничных условий, размещения скважин и т. д.
Поля напоров описываются известным уравнением фильтрации, аналитические решения которого для простейпшх случаев позволяют рассчитать поля напоров [47, 48, 49, 50, 51, 52, 53]. При обосновании и проектировании полигонов захоронения широко применялись методы аналогового моделирования (метод ЭГДА), с помощью которого решались двумерные уравнения фильтрации с учетом реальной геометрии пласта-коллектора и схем нагнетания [54].
В последние годы уравнения фильтрации решаются методом конечных разностей. Получающаяся в результате конечно-разностной аппроксимации система линейных уравнений решается методом покомпонентной верхней релаксации.
Такая модель фильтрации позволяет моделировать два режима фильтрации -с учетом действия источников и без источников. При действии источников, таких, как нагнетательные и разгрузочные скважины, водозаборы, их дебиты аппроксимируются по ступенчатому закону и весь режим фильтрации рассматривается как последовательная смена стационарных состояний. Моделирование естественного режима подземных вод проводится без источников.
В некоторых случаях, при создании конкретной модели водоносного горизонта, могут отсутствовать точные сведения напоров в ряде точек. В этом случае использовать напрямую приведенную систему уравнений по ряду причин невозможно. Был предложен следующий вариант построения модели фильтрации. Водоносный горизонт оконтуривается в плане границей по крайним точкам, в которых известны экспериментальные значения напоров. Промежуточные значения напоров на этой границе рассчитываются методом локальной аппроксимации, во внутренней области решается уравнение фильтрации.
В результате получают распределение полей напоров для различных периодов времени, схем нагнетания и разгрузки,
Р, МПа
Рис. 8. Схема купола репрессии и распространения отходов в пласте-коллекторе 1 - пласт-коллектор; 2 -зона концентрирования нуклидов; 3 -фильтрат отходов; 4-зона дисперсии; 5, 6 -фильтрационное и диффузное поступление растворов в водоупоры; 7-график пластового давления; 8 -буферный горизонт; 9-слабопроницаемые горизонты; 10 -естественное пластовое давление.
4257
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84