Способ создания подземных резервуаров в формациях каменной соли

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологии скважинной разработки месторождений каменной, калийной и других солей путем их растворения. Технический результат - ускорение процесса строительства подземных резервуаров, увеличение скорости пристеночных потоков, снижение затрат энергии за счет уменьшения числа циклов насыщения. Способ включает бурение вертикальной скважины в соляной залежи, обсаживание скважины, оборудование ее концентрически расположенными рассолоподъемной, водоподающей и эксплуатационной трубами, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и рассолоподъемной трубой под давлением растворителя. По межтрубному пространству между водоподающей трубой и эксплуатационной трубой подают под давлением нерастворитель, создают подготовительную выработку, воздействуют на соль в верхней части резервуара по периметру тангенциально ориентированными струями растворителя и отбирают рассол по рассолоподъемной трубе. После создания подготовительной выработки в скважину вводят дополнительную трубу, нижний конец которой перед спуском в скважину перфорируют по длине, равной высоте резервуара, и закрепляют на этом участке эластичную герметичную оболочку. После этого по зазору между дополнительной и рассолоподъемной трубой в эластичную герметичную оболочку подают растворитель в объеме, равном количеству добытой соли. Максимальный объем эластичной герметичной оболочки выбирают равным проектному объему резервуара. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горному делу, в частности к технологии скважинной разработки месторождений каменной, калийной и других солей путем их растворения, и может быть использовано для ускорения процесса строительства подземных резервуаров.

Известно устройство для создания камер в отложениях соли. Устройство содержит обсадную колонну, опущенную несколько ниже подошвы поглощающего горизонта с зацементированным затрубным пространством от нижней отметки скважины до устья и имеющую в зоне поглощения перфорационные отверстия обсадной колонны меньшего диаметра, опущенной до верхней проектной отметки емкости с тампонажем затрубного пространства от верхней отметки емкости до нижней отметки обсадной колонны, две свободновисящие и соосно расположенные колонны, находящиеся внутри обсадной колонны меньшего диаметра, обводной патрубок, соединяющий свободновисящую рассолоподъемную колонну с кольцевой щелью, по которой производится сброс рассола в поглощающий горизонт. Недостатком данного способа является резкое снижение его эффективности при увеличении диаметра резервуаров из-за уменьшения средней линейной скорости растворения стенки камеры (А.с. 232172, Е 21 В 43/28, 11.12.1968, бюлл. №1).

Известны способ создания подземных резервуаров в формациях каменной соли и конструкция подземных резервуаров для его осуществления, принятый за прототип (патент РФ 2068805, Е 21 В 43/28, 1996.11.10). Способ включает создание резервуара тремя потоками, формируемыми в виде двух сходящихся дальнобойких струй, составляющих между собой угол 4-26° 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. Недостатком данного способа является резкое снижение его эффективности при увеличении диаметра резервуаров из-за уменьшения средней линейной скорости растворения стенки камеры.

Техническим результатом изобретения является ускорение строительства резервуаров в формациях каменной соли за счет исключения зависимости средней линейной скорости растворения стенки от диаметра камеры.

Технический результат достигается тем, что в способе создания подземных резервуаров в формациях каменной соли, заключающемся в бурении вертикальной скважины в соляную залежь, обсадку скважины, оборудование ее концентрически расположенными рассолоподъемной, водоподающей и эксплуатационной трубами, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и рассолоподъемной трубой под давлением растворителя, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и эксплуатационной трубой под давлением нерастворителя, создание подготовительной выработки, воздействие на соль в верхней части резервуара по периметру тангенциально ориентированными струями растворителя и отбор рассола по рассолоподъемной трубе, согласно изобретению после создания подготовительной выработки в скважину вводят дополнительную трубу, нижний конец которой перед спуском в скважину перфорируют по длине, равной высоте резервуара, и закрепляют на этом участке эластичную герметичную оболочку, после чего по зазору между дополнительной и рассолоподъемной трубой в эластичную герметичную оболочку подают растворитель в объеме, равном количеству добытой соли, причем максимальный объем эластичной герметичной оболочки выбирают равным проектному объему резервуара.

Применение способа по сравнению с прототипом позволяет ускорить строительство резервуаров в формациях каменной соли за счет исключения зависимости средней линейной скорости растворения стенки от диаметра камеры.

Главной причиной низкого уровня конвективной скорости растворения стенки камеры подземного растворения является малая интенсивность пристеночных потоков, а следовательно, значительная толщина пограничного слоя с ламинарным течением насыщенного рассола, через который медленный массоперенос осуществляется по механизму молекулярной диффузии (по закону Фика). Совершенствование технологии требует учитывать связь константы скорости растворения с коэффициентом диффузии и толщиной пограничного слоя. Отсюда следует, что для увеличения скорости растворения необходимо искать пути уменьшения толщины пограничного слоя, то есть увеличение скорости пристеночных потоков.

Способ поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез резервуара, где:

1 - проектный контур резервуара;

2 - эластичная герметичная оболочка (например, из резины);

3 - водоподающая труба;

4 - рассолоподъемная труба;

5 - подготовительная выработка;

6 - нерастворитель, например дизельное топливо;

7 - свободно вращающаяся насадка с поворотными соплами;

8 - дополнительная труба;

9 - эксплуатационная труба;

10 - перфорация в дополнительной трубе.

Способ создания подземных резервуаров в формациях каменной соли осуществляется следующим образом. Бурят вертикальную скважину, обсаживают ее, оборудуют концентрически расположенными трубами: водоподающей трубой 3, рассолоподъемной трубой 4 и эксплуатационной трубой 9. Для размыва подготовительной выработки 5 башмак рассолоподъемной трубы 4 опускают в нижнее проектное положение (1-3 м от забоя скважины), а разница между башмаками водоподающей трубы 3 и рассолоподъемной трубы 4 лежит в пределах от 5 до 15 м (в зависимости от необходимых геометрических размеров подготовительной выработки). Затем по зазору между водоподающей трубой 3 и рассолоподъемной трубой 4 под давлением подают растворитель (воду), а по зазору между водоподающей трубой 3 и эксплуатационной трубой 9 подают под давлением нерастворитель. После создания подготовительной выработки 5 в скважину вводят дополнительную трубу 8, на нижнем конце которой перед спуском в скважину делают перфорацию 10 по длине, равной высоте резервуара 1, и закрепляют на этом участке эластичную герметичную оболочку 2. Максимальный объем эластичной герметичной оболочки 2, например из резины, равен объему проектного контура резервуара 1. При этом водоподающую трубу 3 поднимают так, что разница между башмаками водоподающей трубы 3 и рассолоподъемной трубы 4 лежит в пределах от 15 до 100 м (в зависимости от геометрических размеров резервуара). На башмаке водоподающей трубы 3 закрепляют свободно вращающуюся насадку 7 с поворотными соплами. Разница между башмаками дополнительной трубы 8 и рассолоподъемной трубы 4 составляет 10-20 м. После этого по зазору между дополнительной 8 и рассолоподъемной 4 трубами подают растворитель в объеме, равном количеству добытой соли, который заполняет эластичную герметичную оболочку 2.

Растворение соли ведут вертикальными слоями в радиальном направлении от центра скважины. При подаче растворителя (воды) в зазоре между водоподающей трубой 3 и рассолоподъемной трубой 4 через свободно вращающающуюся насадку 7 с поворотными соплами, возникает круговое вращение растворителя за счет реактивной силы. В процессе эксплуатационного размыва по зазору между дополнительной 8 и рассолоподъемной 4 трубой подают растворитель, который через перфорацию 10 заполняет эластичную герметичную оболочку 2. Объем растворителя, подаваемого в эластичную герметичную оболочку 2, принимают равным объему соли, добытой при размыве резервуара 1.

Путем создания герметичной емкости в проектном контуре резервуара 1 из обмена исключаются значительные объемы растворителя, при этом средняя радиальная скорость растворения перестает зависеть от диаметра резервуара (см. таблицу). Управление процессом формообразования камеры производится с помощью нерастворителя 6 (например, дизельного топлива), подаваемого в зазоре между водоподающей трубой 3 и эксплуатационной трубой 9. После отработки проектного контура резервуара 1 эластичную герметичную оболочку 2 извлекают и используют для дальнейшей работы. При создании подземных резервуаров в формациях каменной соли методом ступенчатого растворения средняя радиальная скорость растворения соли уменьшается с увеличением диаметра резервуара (Общесоюзные нормы технологического проектирования рассолопромыслов, Л., 1981, с.24). При использовании предлагаемого способа средняя радиальная скорость растворения соли от диаметра резервуара не зависит (см. таблицу).

Применение способа создания подземных резервуаров в формациях каменной соли обеспечивает следующие преимущества:

- ускорение строительства подземных резервуаров;

- увеличение скорости пристеночных потоков;

снижение затрат энергии за счет уменьшения числа циклов насыщения.

Формула изобретения

Способ создания подземных резервуаров в формациях каменной соли, заключающийся в бурении вертикальной скважины в соляную залежь, обсадку скважины, оборудование ее концентрически расположенными рассолоподъемной, водоподающей и эксплуатационной трубами, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и рассолоподъемной трубой под давлением растворителя, подачу по межтрубному пространству между водоподающей трубой и эксплуатационной трубой под давлением нерастворителя, создание подготовительной выработки, воздействие на соль в верхней части резервуара по периметру тангенциально ориентированными струями растворителя и отбор рассола по рассолоподъемной трубе, отличающийся тем, что после создания подготовительной выработки в скважину вводят дополнительную трубу, нижний конец которой перед спуском в скважину перфорируют по длине, равной высоте резервуара, и закрепляют на этом участке эластичную герметичную оболочку, после чего по зазору между дополнительной и рассолоподъемной трубой в эластичную герметичную оболочку подают растворитель в объеме, равном количеству добытой соли, причем максимальный объем эластичной герметичной оболочки выбирают равным проектному объему резервуара.

РИСУНКИРисунок 1