 |
 |
 |
 |
влияние при длительных периодах времени для центральных участков контура отходов, характеризующихся наибольшим различием плотностей относительно подземных вод и находящихся в синклинальной зоне с минимальными отметками пласта-коллектора.
Важным фактором, обуславливающим уменьшение влияния различия плотностей отходов и подземных вод, является слоистое строение пластов-коллекторов, которые могут быть представлены в разрезе чередованием слоев различной проницаемости, разделенных слоями низкой проницаемости. Малая мощность проницаемых слоев, обычно характеризующаяся значениями 5-15 м, определяет и уменьшение ширины зоны проекции наклонной границы по сравнению с суммарной мощностью слоев.
Слоистость коллекторских горизонтов или их вертикальная фильтрационная неоднородность может существенно влиять на закономерности распространения отходов, особенно если в их составе имеются слои, обладающие существенно большими фильтрационными свойствами, чем средние по разрезу. Если подобное явление обнаружено по результатам геолого-разведочных работ, приходится рассчитывать продвижение отходов по каждому слою, решая профильные двумерные задачи. В то же время, как показывает опыт наблюдений на 3 полигонах захоронения РАО, вертикальная неоднородность проявляется на сравнительно небольших расстояниях от нагнетательных скважин, оцениваемых значениями десятков и первых сотен метров. На удалении от нагнетательного контура для больших массивов пород в результате фациальной изменчивости и литологического замещения слоев повышенной проницаемости, выклинивания разделяющих их слабопроницаемых слоев и возникновения внутрипластовых перетоков, а также изменения профиля приемистости скважин, как следствие кольматации, происходит выравнивание фронта отходов по отдельным слоям.
Исключение составляют слои аномально высокой проницаемости, существенно отличающиеся по литологии и структуре порового пространства от основной коллекторской толщи, как, например, маломощный слой кавернозных известковис-тых песчаников, залегающий в прикровельной части терриген-ной пачки III проницаемой зоны опытно-промышленного полигона НИИАР (см. р. 5.3). Такие слои могут быть обнаружены при специальных исследованиях в составе геолого-разведочных работ.
Плановая фильтрационная неоднородность учитывается при прогнозных расчетах с использованием распределения
водопроводимости в рассматриваемой области пласта-коллектора, которое определяется при геолого-разведочных работах.
При прогнозных расчетах распространения отходов на стадиях обоснования и проектирования полигонов в начале 60-х годов процессы задержки нуклидов породами обычно не учитывались, определялось пложение «жидкой» или водной фазы отходов, что позволяло получать результаты с большим «запасом надежности». В последующем расчеты вьшолнялись с использованием значений эффективной пористости, определенной по открытой пористости и коэффициенту распределения Кр (см. р. 3.3). Однако считалось, что сорбционные процессы носят обратимый характер, т.е. сколько сорбировалось, столько и десорбировалось нуклидов потоком подземных вод. Фактически десорбируется только меньшая часть нуклидов.
Частично необратимая сорбция приводит к уменьшению содержаний нуклидов в подземных водах до значений меньших ДКб и переходу их в породы на небольших расстояниях от нагнетательных скважин.
Отмечается также увеличение с течением времени доли пор, заполняемых отходами. В результате диффузионных процессов компоненты отходов поступают также в тупиковые и суб-капилярные поры, в связи с чем пористость пород пласта-коллектора, обуславливающая его емкость, возрастает и приближается к общей. При этом увеличиваются и коэффициенты межфазного распределения нуклидов.
Все эти факторы приводят к уменьшению распространения отходов в пласте-коллекторе.
Увеличение напоров в пласте-коллекторе создаст условия для поступления отходов в слабопроницаемые глинистые породы водоупоров, подстилающих и перекрывающих пласт-коллектор, фильтрационные свойства которых хотя и очень малы, но отличны от «О».
В соответствии с исследованиями В. М. Гольдберга фильтрация растворов в глинах возникает после превышения градиентом напора порогового значения-начального градиента фильтрации [24]. Анализ приведенных значений показывает, что такие условия возникают в непосредственной близости нагнетательной скважины в центральной области купола репрессии.
Низкие значения коэффициентов фильтрации глинистых водоупоров обуславливают и низкие скорости фильтрации через глинистые породы, имеющие также высокие задерживающие свойства, в связи с чем компоненты отходов не достигают вышезалегающего буферного горизонта. Поступление
отходов в глины будет происходить только в период нагнетания отходов и существования избыточных напоров.
При нагнетании отходов с малым содержанием солей в пласты-коллекторы с высокоминерализованными водами избыточный напор, т.е. превышающий естественный напор в пласте-коллекторе, будет наблюдаться и после прекращения нагнетания отходов, однако существенное снижение проницаемости глин при замене солесо держащей поровой жидкости на пресную существенно снизит фильтрационные процессы в глинах [24].
Расчеты поступления отходов (жидкой или водной фазы) в перекрывающие и подстилающие глины в области превышения начального градиента фильтрации могут выполняться конечно-разностными методами на основе решения уравнений, однако чаще используются приближенные решения.
Ощутимые перетоки между пластом-коллектором и вышележащими горизонтами возникают при существовании в водоупорных пластах фильтрационных окон литологического или тектонического происхождения. Считается, что такие «окна» в области влияния захоронения отсутствуют, что устанавливается при геолого-разведочных работах, в противном случае решение об осуществлении захоронения не принимается.
Тем не менее при анализе гипотетических осложнений и аварийных ситуаций возникает необходимость проведения таких оценок.
Переток жидкости через «окно» начнется до появления в его районе отходов (если только «окно» не совпадает с нагнетательным контуром) и может быть установлен по данным контрольных наблюдений на начальном этапе захоронения, что позволит принять меры по изменению его режимов вплоть до приостановления. Имеются способы выявления и определения местоположения зон перетока, определения его расхода. В отдельных случаях роль «окон» могут играть скважины, затруб-ное и межтрубное пространство которых не изолировано.
Возникающая в результате градиента концентраций компонентов отходов их диффузия в перекрывающие и подстилающие пласт-коллектор слои в общем виде описывается уравнением Фика. Как показывают расчеты, диффузия играет небольшую роль в распространении нуклидов из пласта-коллектора. Так, диффузия стронция-90, находящегося в содержаниях 1 Ки/л, в перекрывающем водоупоре не превысит 10 м за время, необходимое для распада нуклида до безопасных содержаний.
Формирование купола репрессии в пласте-коллекторе вызывает перераспределение напряжений в массиве гор-
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