Исследование газового фактора при разработке карналлитовой залежи методом подземного растворения на территории Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей

Сведения об авторах
  • Горный институт УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • Горный институт УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • Горный институт УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • Горный институт УрО РАН, Пермь, Российская Федерация
  • ВНИИ Галургии, Санкт-Петербург, Российская Федерация

Аннотация

Технология подземного растворения позволяет отрабатывать залежи водорастворимых руд на участках со сложным геологическим строением, где разработка месторождения шахтным способом не отвечает требованиям безопасности. На территории Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей (ВКМКС) продуктивные пласты отличаются небольшой глубиной залегания и повышенной газоносностью. Изучен газовый фактор на этапе проектирования опытно-промышленных испытаний технологии подземного растворения карналлитовой залежи в условиях Верхнекамского месторождения солей. На данном участке планируется к испытанию технология гидровруба с использованием сдвоенной камеры растворения и ступенчатой отработкой залежи. Проведены предварительные оценки возможных газоводяжений в подземную камеру растворения. Определено наиболее вероятный компонент газового потока и их фазовых состояний на каждом этапе испытаний. Выявлено, что преимущественно газовую фракцию будут составлять метан, водород и азот, из которых опасность представляют первые два, обладающие свойством воспламенения. Исследования растворимости газов в рассоле при условиях его нахождения в подземной камере и на поверхности показали, что большей частью газы будут находиться в свободном виде, скапливаясь под кровлей подземной камеры. Значительно меньшая часть их будет растворена в рассоле. Не исключается их нахождение в рассоле и в нерастворителе (дизельное топливо) в пузырьковом виде. Выполнен анализ наиболее вероятных сценариев попадания газов из подземной камеры в гидравлическую сеть поверхностного комплекса рассолодобычи. Возможно поступление растворенных и пузырьковых газов в линию отбора рассола с аккумуляцией в приемных емкостях. Наибольшую опасность представляет собой поступление свободных газов в линию нерастворителя при его извлечении из подземной камеры во время смены эксплуатационной ступени с последующей аккумуляцией в сепарационной емкости. В результате анализа определены участки, которыми целесообразно ограничить распространение газов по трактам гидравлической сети. Разработаны технические барьеры безопасности, которые в совокупности с организационными мероприятиями позволят снизить риски негативных проявлений газового фактора и обеспечить необходимую безопасность ведения работ.

Ключевые слова

рассолопромыселподземное растворениекарналлитрассолподземная камерагорючие газыфазовый составгидравлическая сетьбарьеры безопасности

Литература

  1. 1.Поиск эффективных технологий разработки маломощных калийных пластов способом подземного растворения / В.С. Войтенко, С.Ф. Шемет, А.М. Гречко, С.Г. Шутин // Горный журнал. – 2014. – № 2. – С. 33–36. Scholar
  2. 2.Каратыгин, Е.П. Проблемы разработки месторождений бишофита подземным растворением / Е.П. Каратыгин, Ф. Валькхофф, В.А. Ермаков // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2004. – Сем. 14. – С. 246–253. Scholar
  3. 3.Underground hydrogen storage in salt caverns: Recent advances, modeling, approaches, barriers, and future outlook / B.A. Oni, Sh.O. Bade, S.E. Sanni, O.D. Orodu // Journal of Energy Storage. – 2025. – Vol. 107. – 114951. DOI: 10.1016/j.est.2024.114951 Scholar
  4. 4.Tightness of an underground energy storage salt cavern with adverse geological conditions / T. Wang, L. Ao, B. Wang, Sh. Ding, K. Wang, F. Yao, J. J. K. Daemen // Energy. – 2022. – Vol. 238. – Part. C. – 121906. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121906 Scholar
  5. 5.Study on dissolution kinetics of rock salt in the construction of underground energy storage salt cavern / T. Wang, D. Xie, Yo. Liao, K. Xie, T. He // Chemical Engineering Science. – 2025. – Vol. 309. – 121508. DOI: 10.1016/j.ces.2025.121508 Scholar
  6. 6.Underground Hydrogen Storage in Salt Cavern: A Review of Advantages, Challenges, and Prospects / X. Qian, Sh. You, R. Wang, Yu. Yue, Q. Liao, J. Dai, Sh. Tian, X. Liu // Sustainability. – 2025. – Vol. 17. – 5900. DOI: 10.3390/su17135900 Scholar
  7. 7.Fliß, T. Solution mining — emission-free mining operation for a sustainable utilization of natural resources / T. Fliß, J. Bach, W. Ramm. – K-UTEC AG Salt Technologies. Germany. Scholar
  8. 8.Chang, J. The self-healing property of rock salt damage in underground gas storage: A review / J. Chang, Ya. Qi, R. Yang, T. Hao // Results in Engineering. – 2025 – Vol. 27. – 106098. DOI: 10.1016/J.RINENG.2025.106098 Scholar
  9. 9.Mathematical model of salt cavern leaching for gas storage in high-insoluble salt formations / J. Li, X. Shi, Ch. Yang, Yi. Li, T. Wang, H. Ma // Scientific reports. – 2018. – Vol. 8. – 372. DOI: 10.1038/s41598-017-18546-w Scholar
  10. 10.A Study on the Dissolution Characteristic of Salt Rock Using an Extended Rapid Cavity Creation Device / Ch. Zha, R. Pang, W. Wang, G. Liu // Energies. – 2025. – Vol. 18. – 737. DOI: 10.3390/en18030737 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (Том 25, № 3, 2025)

Показаны 12 из 17

Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
24.10.2025
В выпуске
24.10.2025
Выпуск
Том 25, № 3 (2025)
Поделиться