Автор: Р. К. БАЛАНДИН

В последние годы все актуальнее становится проблема питьевой воды для жителей Мирного (Якутия), расположенного близ одноименного месторождения алмазов*. Дело в том, что сооружая Иреляхское водохранилище для нужд города и промышленности четыре десятилетия назад, в насыпную плотину заложили мерзлые грунты (регион находится в зоне вечной мерзлоты). Со временем, однако, начались серьезные неприятности: из-за теплового воздействия больших масс воды, включения льда в плотине стали таять. Она дала постоянно возрастающую течь. В результате у нижнего бьефа возникло озеро. Пришлось установить здесь насосную станцию, которая перекачивает обратно несколько тысяч кубометров воды в день. Но колоссальные затраты энергии не спасают положение: протечки так и не прекратились.

Специалисты по строительству плотин предложили через специальные скважины в образовавшиеся полости подавать цементный раствор. Однако этот традиционный метод в данной конкретной ситуации оказался не только бесполезным, но и вредным: потоки воды размывали закачиваемую массу, не давая ей затвердеть, и выносили ее в нижний бьеф, загрязняя находящееся там озеро.

* См.: О. В. Базанова. Богатство северного края. - Наука в России, 2004, N 4 (прим. ред.).

стр. 19

И тогда за решение проблемы взялись ученые из Института химии нефти Сибирского отделения РАН (город Томск). Вот что рассказал один из авторов проекта, кандидат химических наук В. А. Кувшинов: "Мы в это время активно занимались криогелями, полимерами, которые при низкой температуре превращаются в студнеобразное состояние. А если этот "студень" подвергается сезонным циклам замораживание-оттаивание, например, он становится более упругим и прочным, с лучшими противофильтрационными свойствами. В нефтяных скважинах он показал себя очень хорошо. И мы решили попробовать его в качестве гидроизолятора в водохранилище".

Подход верный, но решение требовалось нетривиальное. Ведь речь шла об источнике питьевого водоснабжения, что исключало применение реагентов, угрожающих здоровью людей (для добычи углеводородного сырья такого ограничения нет). Пришлось подбирать экологически безопасный полимер, устойчивый к микробам.

Одновременно с учеными из Томска к экспериментам на плотине приступили москвичи. Они испытывали силикатно-цементные смеси, оказавшиеся очень капризными: слишком сложно регулировать время их схватывания, нередко они начинали затвердевать уже в стволе скважины.

Непросто проходили испытания и полимерных растворов. Никто не знал, какое оборудование целесообразнее использовать, как проводить работы и какой получится эффект (принцип действия данных растворов заключается в том, что они прилипают к стенкам пор, сцепляются с ними и наращиваются, заполняя полость). После ряда опытов удалось определить надлежащий режим. Гелевый экран перекрыл водяной поток.

Проведя контрольные замеры, заказчики (руководство компании "Алроса") убедились в эффективности метода и приняли решение использовать его для спасения водохранилища. По проекту намечено пробурить 300 скважин, каждую глубиной 45 м, и закачивать в них, начиная с 20 м, порядка 20 т сухого полимера - в 10 раз меньше по сравнению с необходимым объемом цементного раствора.

По данным мировой практики, гелевые экраны сохраняют прочность 5 - 7 лет. Это позволит ниже по течению возвести новую плотину. Тем более, что старая уже выработала свой ресурс.

Но сказанным дело не ограничилось. Ведь алмазные рудники - сложная система сооружений: хвостохранилищ, каналов, котлованов; их нужно укреплять, причем так, чтобы в одних случаях вода не уходила, в других, наоборот, не поступала.

Сложная ситуация складывается и в алмазодобывающих шахтах. В некоторых местах там по трещинам обильно струятся минерализованные воды. Их можно блокировать криогелями, а при проходке штреков заранее устраивать полимерные экраны.

Вот такое неожиданное применение нашлось физико-химическим методам увеличения нефтеотдачи пластов. Наряду с теоретическими исследованиями пришлось - по требованию заказчиков - позаботиться и о внедрении новых технологий, завершающемся промышленными испытаниями. Для этого оказалось плодотворным сотрудничество с самарскими нефтяниками. Чтобы "залечивать" плотину, они изготовили опытную установку для приготовления раствора и закачки его в скважины: два фургона на колесах. В одном полимер нагревается (от финского парогенератора) и перемешивается, после чего специальные насосы перекачивают раствор в соседний фургон, где он охлаждается. Процедура объясняется тем, что в мерзлые фунты горячую массу подавать нельзя: начнется активное таяние и появятся новые каверны.

Созданное оборудование позволяет работать в Якутии и в свирепые морозы, и жарким летом.

"Наука в Сибири", 2004 г.

Материал подготовил Р. К. БАЛАНДИН

Постоянный адрес данной публикации: