Использование радиоактивности в нефтяных и газовых скважинах - Uses of radioactivity in oil and gas wells - Wikipedia

Гидроразрыв
Буровая установка на сланцевый газ недалеко от Альварадо, штат Техас
По стране
Воздействие на окружающую среду
Регулирование
Технологии
Политика

Радиоактивные источники используются для каротажа параметров пласта. Радиоактивные индикаторы, наряду с другими веществами в жидкости для гидроразрыва пласта, иногда используются для определения профиля закачки и местоположения трещин, созданных при гидроразрыве пласта.[1]

Использование радиоактивных источников для лесозаготовок

Композитный каротаж для скважины Lisburne 1, Аляска - нейтрон и журналы плотности использованные радиоактивные источники

Закрытые радиоактивные источники обычно используются в оценка пласта скважин с ГРП и без ГРП. Источники опускаются в скважину в составе каротаж инструменты и удаляются из ствола скважины до проведения любого гидроразрыва пласта. Измерение плотности пласта производится с помощью герметичного цезий-137 источник. Это бомбардирует формацию высокой энергией. гамма излучение. Затухание этих гамма-лучей дает точную меру плотности формации; это был стандартный инструмент для нефтяных месторождений с 1965 года. Другой источник - америций-берилий (Am-Be) нейтронный источник, используемый в оценка пористости формации, и это используется с 1950 года. В контексте бурения эти источники используются обученным персоналом, и радиационное облучение этого персонала контролируется. Использование регулируется лицензиями из руководящих принципов Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), протоколов ЕС или Европейского союза и Агентства по окружающей среде в Великобритании. Лицензии требуются для доступа, транспортировки и использования радиоактивных источников. Эти источники очень велики, и возможность их использования в качестве «грязной бомбы» означает, что вопросы безопасности считаются важными. Нет опасности для населения или источников воды при нормальном использовании. Их доставляют к скважине в экранированных контейнерах, что означает, что воздействие на население очень низкое, намного ниже, чем фоновое излучение доза в один день.

Радиоиндикаторы и маркеры

В нефтегазовой промышленности в целом используются незакрытые радиоактивные твердые вещества (порошки и гранулы), жидкости и газы для исследования или отслеживания движения материалов. Чаще всего эти радиоиндикаторы используются на устье скважины для измерения дебита в различных целях. Исследование 1995 года показало, что радиоактивные индикаторы использовались более чем в 15% стимулированных нефтяных и газовых скважин.[2]

Использование этих радиоактивных индикаторов строго контролируется. Рекомендуется выбирать радиоактивный индикатор, который имеет легко обнаруживаемое излучение, соответствующие химические свойства, а также период полураспада и уровень токсичности, которые позволят свести к минимуму начальное и остаточное загрязнение.[3] Операторы должны гарантировать, что лицензированный материал будет использоваться, транспортироваться, храниться и утилизироваться таким образом, чтобы представители населения не получали более 1 мЗв (100 мбэр) за один год, а доза в любой неограниченной зоне будет не превышать 0,02 мЗв (2 мбэр) в течение одного часа. Они необходимы для защиты хранимых лицензионных материалов от доступа, удаления или использования неуполномоченным персоналом, а также для контроля и поддержания постоянного наблюдения за лицензионными материалами во время их использования, а не хранения.[4] Федеральные и государственные органы по ядерному регулированию ведут учет использованных радионуклидов.[4]

По состоянию на 2003 год изотопы Сурьма-124, аргон-41, кобальт-60, йод-131, иридий-192, лантан-140, марганец-56, скандий-46, натрий-24, серебро-110м, технеций-99m, и ксенон-133 чаще всего использовались в нефтегазовой отрасли, поскольку их легко идентифицировать и измерять.[3][5] Бром-82, Углерод-14, водород-3, йод-125 также используются.[3][4]

Примеры используемых сумм:[4]

НуклидФормаМероприятия
Йод-131ГазВсего 100 милликюри (3,7 ГБк), но не более 20 мКи (0,74 ГБк) на одну инъекцию
Йод-131Жидкость50 милликюри (1,9 ГБк), но не более 10 мКи (0,37 ГБк) на одну инъекцию
Иридий-192«Меченый» песок ГРПВсего 200 милликюри (7,4 ГБк), но не более 15 мКи (0,56 ГБк) на одну инъекцию
Серебро-110мЖидкость200 милликюри (7,4 ГБк), но не более 10 мКи (0,37 ГБк) на одну инъекцию

При гидравлическом разрыве пласта пластиковые окатыши, покрытые серебром-110m или песком с маркировкой иридием-192, могут быть добавлены в проппант, когда необходимо оценить, проник ли процесс гидроразрыва в породу в продуктивной зоне.[4] Некоторая радиоактивность может выходить на поверхность в устье скважины во время испытаний для определения профиля нагнетания и местоположения трещин. Обычно при этом используются очень малые (50 кБк) источники кобальта-60, а коэффициенты разбавления таковы, что концентрации активности в верхней установке и оборудовании будут очень низкими.[3]

Регулирование в США

NRC и уполномоченные государственные органы регулируют использование закачанных радионуклидов в гидроразрыв пласта в США.[4]

Агентство по охране окружающей среды США устанавливает стандарты радиоактивности для питьевой воды.[6] Федеральные и государственные регулирующие органы не требуют, чтобы очистные сооружения, принимающие сточные воды газовых скважин, проходили проверку на радиоактивность. В Пенсильвании, где в 2008 году началась буровая установка с гидроразрывом пласта, большинство водозаборных станций, расположенных ниже по течению от этих очистных сооружений, не тестировались на радиоактивность с 2006 года.[7] EPA попросило Департамент охраны окружающей среды Пенсильвании потребовать от коммунальных систем водоснабжения в определенных местах и ​​централизованных очистных сооружений проводить испытания на радионуклиды.[7][8][9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Рейс, Джон С. (1976). Экологический контроль в нефтяной инженерии. Gulf Professional Publishers.
  2. ^ К. Фишер и другие, «Комплексное исследование анализа и экономических выгод от процедур интенсификации с использованием радиоактивных индикаторов», Общество инженеров-нефтяников, Документ 30794-MS, октябрь 1995 г.
  3. ^ а б c d Радиационная защита и обращение с радиоактивными отходами в нефтегазовой отрасли (PDF) (Отчет). Международное агентство по атомной энергии. 2003. С. 38–40.. Получено 20 мая 2012. Бета-излучатели, в том числе 3Рука 14C, может использоваться, когда возможно использовать методы отбора проб для обнаружения присутствия радиоактивного индикатора, или когда изменения в концентрации активности могут использоваться как индикаторы интересующих свойств в системе. Гамма-излучатели, такие как 46Sc, 140Ла, 56Mn, 24Na, 124Сб, 192Ir, 99Tcм, 131Я, 110Agм, 41Ar и 133Хе широко используется из-за легкости, с которой его можно идентифицировать и измерить. ... Чтобы помочь обнаружить любое разливание растворов «мягких» бета-излучателей, они иногда дополняются гамма-излучателями с коротким периодом полураспада, такими как 82Бр ...
  4. ^ а б c d е ж Джек Э. Уиттен, Стивен Р. Куртеманш, Андреа Р. Джонс, Ричард Э. Пенрод и Дэвид Б. Фогл (Отдел промышленной и медицинской ядерной безопасности, Управление безопасности и гарантий ядерных материалов) (июнь 2000 г.). «Сводное руководство по лицензиям на материалы: Руководство для конкретной программы по лицензиям на каротаж, трассеры и полевые исследования паводков (NUREG-1556, том 14)». Комиссия по ядерному регулированию США. Получено 19 апреля 2012. маркированный песок ГРП ... СК-46, Бр-82, Аг-110м, Сб-124, Ир-192CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  5. ^ Дина Мерфи и Ларри Хускинс (8 сентября 2006 г.). "письмо, поданное в Департамент окружающей среды, Нью-Брансуик, Калифорния" (PDF). Penobsquis, правительство Калифорнии: 3. Получено 29 июля 2012. инженер, работающий с этим радиоактивным материалом для жизни, подвергается меньшему облучению, чем человек, выкуривающий 1,5 пачки сигарет в день ». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  6. ^ Агентство по охране окружающей среды США, правила EPA для питьевой воды для радионуклидов? Каковы правила EPA для питьевой воды для радионуклидов?, по состоянию на 15 сентября 2013 г.
  7. ^ а б Урбина, Ян (26 февраля 2011 г.). "Слабое регулирование, поскольку загрязненная вода из газовых скважин попадает в реки". Нью-Йорк Таймс. Получено 22 февраля 2012. Уровень радиоактивности сточных вод иногда в сотни или даже тысячи раз превышал максимально допустимый федеральный стандарт для питьевой воды.
  8. ^ Шон М. Гарвин (7 марта 2011 г.). "Письмо PADEP относительно: Марцелла Шейла 030711" (PDF). EPA. Получено 11 мая 2012. ... несколько источников данных, включая отчеты, требуемые PADEP, указывают на то, что сточные воды, образующиеся в результате операций по бурению газа (включая обратный поток от гидроразрыва пласта, и другие жидкости, добытые из газодобывающих скважин), содержат переменные, а иногда и высокие концентрации материалов, которые могут представлять собой угроза здоровью человека и водной среде, включая радионуклиды .... Многие из этих веществ не удаляются полностью очистными сооружениями, и их сброс может вызвать или способствовать ухудшению качества питьевой воды для пользователей, находящихся ниже по течению, или нанести вред водным организмам ... В то же время не менее важно изучить стойкость этих веществ, включая радионуклиды, в сточных водах и их возможное присутствие в водоприемниках. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  9. ^ Ян Урбина (7 марта 2011 г.). "E.P.A. усиливает контроль за загрязнением рек Пенсильвании". Нью-Йорк Таймс. Получено 23 февраля 2012.