Способ создания подземных резервуаров в формациях каменной соли и конструкция подземных резервуаров для его осуществления

 

Цель изобретения - ускорение строительства подземных резервуаров и снижение капитальных и эксплуатационных затрат. Способ включает создание резервуара тремя потоками, формируемыми в виде двух сходящихся дальнобойких струй, составляющих между собой угол 4 - 26^o к вертикальной оси водоподающей колонны, перпендикулярной к круговой плоскости и закручивающих струй, при этом осуществляют круговое перемещение дальнобойных струй в пространстве закручивающими струями, а потоки дальнобойких и закручивающих струй перемещают вдоль вертикальной оси относительно неподвижной водоподающей колонны. Устройство для осуществления способа включает подвижную камеру, установленную на внешней водоподающей колонне выше башмака, снабженной в верхней и нижней частях направляющими поверхностями, внутреннее пространство ее имеет гидравлическую связь с водоподающей колонной через отверстия в боковой поверхности, а на боковой поверхности подвижной камеры установлены три группы насадок, причем верхняя и нижняя выполнены под сходящимся углом, а третья группа расположена между ними на одинаковом расстоянии. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области создания подземных резервуаров и каменной соли геотехническим методом через буровые скважины и может быть использовано в нефтехимической, химической, нефтяной и газовой промышленностях при строительстве хранилищ для жидких и газообразных веществ.

Целью изобретения является ускорение строительства подземных резервуаров и снижение капитальных и эксплуатационных затрат.

Поставленная цель достигается, что создание емкости осуществляют тремя потоками, формируемыми в виде двух сходящихся дальнобойных струй, составляющих между собой угол 4 26^o к вертикальной оси водоподающей колонны, перпендикулярной к круговой плоскости, и закручивающей струи, при этом осуществляют круговое перемещение дальнобойных струй в пространстве закручивающими струями, а поток дальнобойных и закручивающих струй перемещают вдоль вертикальной оси относительно неподвижной водоподающей колонны, при этом чередование дальнобойных и закручивающих струй осуществляют соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Устройство для осуществления заявляемого способа отличается тем, что в нижней части внешней колонны, выше башмака, установлена подвижная камера, выполненная в виде полой цилиндрической обоймы, снабженной в верхней и нижней частях направляющими поверхностями, внутреннее пространство подвижной камеры имеет гидравлическую связь с водоподающей колонной через отверстия в ее боковой поверхности, а на боковой поверхности подвижной камеры установлены три группы насадок, причем верхняя и нижняя группы выполнены под сходящимся углом, а третья группа расположена между ними на одинаковом расстоянии, при этом насадки размещены на поверхности камеры вертикальными рядами. Новым в способе является размыв соляного массива тремя потоками струй, формируемыми в виде двух сходящихся дальнобойных струй и закручивающей струи, осуществляют круговое перемещение дальнобойных закручивающими струями в пространстве, при этом потоки дальнобойных и закручивающих струй перемещают вдоль вертикальной оси относительно неподвижной водоподающей колонны при переходе со ступени на ступень, за счет чего более интенсивно осуществляются массообменные процессы, увеличивается площадь размываемой поверхности.

Новым в устройстве является то, что в нижней части центральной колонны, выше башмака установлена подвижная камера, выполненная в виде полой цилиндрической обоймы, снабженной в верхней и нижней частях направляющими поверхностями, внутреннее пространство подвижной камеры имеет гидравлическую связь с водоподающей колонной через отверстия в ее боковой поверхности, а на боковой поверхности подвижной камеры установлены с чередованием дальнобойные сходящиеся и закручивающие насадки.

В результате проведенного поиска нами не были обнаружены технические решения, обладающие сходными с отличительными признаками заявляемого способа и устройства, т. е. предложенные способ и устройство отвечает критерию "Существенные отличия".

На чертеже показана схема размываемой емкости. В скважину 1 спущена и зацементирована обсадная колонна 2. В колонне 2 концентрично размещены внешняя водоподающая 3 и центральная рассольная 4 колонны труб. В межтрубье колонн 3 и 4 в нижней части установлен пакер 5. Рассолоподъемная колонна 4 установлена на уровне дна, сооружаемого резервуара.

На нижней части водоподающей колонны 3 смонтирована подвижная рабочая камера 6, выполненная в виде цилиндрической обоймы, в верхней и нижней части которой установлены направляющие поверхности. Внутренняя полость подвижной рабочей камеры 6 имеет гидравлическую связь с водоподающей колонной через отверстия 10, расположенные на ее боковой поверхности. На боковой поверхности подвижной камеры 6 смонтированы специальные насадки 9 и 8, при помощи которых соответственно формируют сходящиеся дальнобойные и закручивающие струи. В верхней части подвижной камеры 6 для осуществления ее вращения вокруг колонны смонтирован вертлюг 11, соединяющий ее при помощи троса 12 с лебедкой 13, установленной на поверхности земли.

Размыв емкости осуществляют следующим образом. Бурят скважину 1 и оборудуют ее обсадной колонной 2. До размыва в нее спускают водоподающую 3 и рассолоподъемную 4 колонны труб. Управление формообразованием осуществляют при помощи нерастворителя, который подают в сооружаемый резервуар по межтрубному пространству обсадной 2 и внешней 3 колонн труб. Вместе с водоподающей колонной 4 спускают подвижную рабочую камеру 6 с насадками 8 и 9. Открывают на устье скважины задвижку 14, затем по межтрубью колонн 3 и 4 закачивают растворитель в скважину. Вода через отверстие 10 в боковой поверхности водоподающей колонны 3 поступает во внутреннюю полость подвижной камеры 6, откуда через насадки 8 и 9 в виде затопленных струй подается в размываемую емкость. Растворение стенок подземной выработки производят при помощи двух сходящихся потоков струй, которые формируются при помощи насадок 9, потоки образуют между собой угол 4 26^o, что позволяет значительно увеличить их дальнобойность и направленность подачи к размываемой поверхности. Ограничение угла схождения потоков в пределах 4 26^o диктуется условием достижения струй поверхности стенок сооружаемого резервуара при максимальном и минимальном диаметре емкости и принятым расстоянием между насадками.

Анализ отечественного и мирового опыта строительства и эксплуатации подземных хранилищ для жидких и газообразных веществ показывает, что по условиям прочности максимальный диаметр единичного резервуара составляет порядка 80 м, а минимальный диаметр 20 30 м. В реальных условиях, при длине подвижной камеры 8 10 м, расстояние между сходящимися насадками, необходимое для получения указанных диаметров резервуара, следует выбирать в интервале от 3 до 7 метров.

Истечение растворителя из насадок 8 в виде закручивающих струй позволяет с одной стороны осуществлять круговое вращение подвижной камеры 6 за счет реактивной составляющей вытекающих струй, что позволяет интенсифицировать процесс перемешивания, а с другой стороны усиливает максимальное воздействие дальнобойных струй на поверхность стенок. Это достигается тем, что закручивающие насадки устанавливаются на горизонтальной оси, проходящей через точки схождения дальнобойных струй.

Вертикальное перемещение подвижной камеры 6 со ступени на ступень вдоль неподвижной водоподающей колонны 3 осуществляют при помощи лебедки 13, связанной через трос 12 с вертлюгом 11 и частичным подъемом центральной колонны труб.

Практическая реализация предлагаемого способа создания подземных хранилищ в растворимых формациях каменной соли и устройство для его осуществления позволит: повысить интенсивность массообменных процессов; ускорить время строительства подземного резервуара; создавать выработки с требуемой конфигурацией; получить экономию капитальных и эксплуатационных расходов в сумме 27 тыс. рублей при создания подземного резервуара вместимостью 100 тыс.м³.

Предлагаемое устройство может быть успешно применено при строительстве подземных резервуаров на Ереванском ПХГ, Астраханском и Оренбургском ГХК.

Экономический эффект от применения способа и устройства для его осуществления по сравнению с прототипом заключается в сокращении сроков создания хранилища. Так при использовании базового варианта время на строительство хранилища вместимостью 100 тыс.м³ при концентрации отбираемого рассола С_p= 280 г/л (Q=100 м³/час) составит 357 суток. Концентрация рассола, получаемого от использования внедряемой технологии, составляет С_p=309 г/л. Время, затрачиваемое на строительство подземного резервуара равновеликого объема, составит 324 суток. Сокращение технологического времени, затрачиваемого на создание подземного резервуара вместимостью 100 тыс.м³, равняется 33 суток.

Формула изобретения

1. Способ создания подземных резервуаров в формациях каменной соли, включающий бурение технологической скважины, спуск обсадной и эксплуатационной колонн, управление формообразованием подземной выработки при помощи нерастворителя, подачу растворителя дальнобойными и закручивающими струями, отбор строительного рассола, отличающийся тем, что, с целью ускорения строительства подземных резервуаров и снижения капитальных и эксплуатационных затрат, подачу растворителя осуществляют тремя потоками, которые формируют в виде двух сходящихся дальнобойных струй, составляющих между собой угол 4 26° к вертикальной оси водоподающей колонны, перпендикулярной к круговой плоскости и закручивающей струи, которую формируют между дальнобойными с прохождением ее через точки схождения дальнобойных струй, при этом осуществляют круговое перемещение дальнобойных струй в пространстве закручивающими струями, а потоки дальнобойных и закручивающих струй перемещают вдоль вертикальной оси относительно неподвижной водоподающей колонны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чередование дальнобойных и закручивающих струй осуществляют соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

3. Конструкция подземных резервуаров в формациях каменной соли, включающая скважину подземного резервуара, оборудованную обсадной, водоподающей и центральной колоннами труб, и сообщенные с водоподающей колонной насадки для формирования струй, отличающаяся тем, что, с целью ускорения строительства подземных резервуаров и снижения капитальных и эксплуатационных затрат, устройство снабжено подвижной камерой, установленной в нижней части водоподающей колонны и выполненной в виде полой цилиндрической обоймы с направляющими поверхности в ее верхней и нижней частях, при этом внутреннее пространство подвижной камеры имеет гидравлическую связь с водоподающей колонной через выполненные в ее боковой поверхности отверстия, а насадки установлены на боковой поверхности подвижной камеры тремя группами, причем оси верхней и нижней групп насадок расположены под сходящимся углом, а третья группа расположена между ними на одинаковом расстоянии.

4. Конструкция по п. 3, отличающаяся тем, что насадки размещены на боковой поверхности камеры вертикальными рядами.

РИСУНКИ

Рисунок 1