Способ определения размеров выработки соляных куполов при строительстве подземных хранилищ газа

Изобретение относится к области полевой электроразведки и служит для оценки размеров камеры в соляном куполе, образующейся при строительстве подземных хранилищ газа (ПХГ). Технический результат: возможность определения размеров соляной камеры в соляном куполе с использованием метода заряда. Сущность: способ включает себя использование двух питающих электродов. Первый электрод погружают в рабочую скважину. Второй электрод размещают на поверхности земли в «бесконечности». С помощью двух измерительных электродов, размещаемых на поверхности земли в окрестности первого питающего электрода, измеряют разность потенциалов в окрестности первого питающего электрода, опускают первый питающий электрод на подошву соляной камеры и после пуска тока проводят измерение потенциалов с помощью передвигаемого измерительного электрода не менее чем по четырем прямолинейным профилям, равномерно распределенным по азимуту, с длиной каждого профиля 50 м, с шагом по профилю не более 2 м. Фиксируют резкое увеличение измеренного потенциала при переходе границы неоднородных сред, составляющих стенки соляной камеры. Длину проекции камеры на дневную поверхность по соответствующему профилю определяют по точкам отрыва потенциала (резкие увеличения), измеренного по этому профилю и характеризующего границу перехода неоднородных сред в соляном куполе. 6 ил.

 

Изобретение относится к области полевой электроразведки и служит для оценки размеров камеры в соляном куполе, образующейся при строительстве подземных хранилищ газа (ПХГ), вследствие растворения соли водой, подаваемой по насосно-компрессорным трубам (НКТ) в камеру.

При строительстве ПХГ в соляном куполе через специальную рабочую скважину (PC) обеспечивается непрерывная подача воды на стенки соляного купола, в силу чего происходит его растворение с созданием насыщенного раствора соли (рапы).

В настоящее время для локации формы камеры, на основании которой определяются ее размеры, применяется акустический метод, требующий извлечения НКТ из рабочей скважины. Такой способ локации в принципе не способен обеспечить оперативной оценки размеров камеры.

В заявляемом способе предусматривается, что локация камеры осуществляется методом заряженного тела (методом заряда в модификации метода заряженного тела) (МЗТ) (Инструкция по электроразведке. - Л.: Недра, 1984, с.19-26).

Известно, что метод заряда применяется в гидрогеологии для определения направления и скорости движения подземных вод в модификации изолиний измеренных потенциалов. В соответствии с методическими рекомендациями питающий электрод погружают в скважину до середины водоносного пласта, второе заземление относят на расстояние, примерно в 10-15 раз превышающее глубину погружения токового электрода, а в качестве электролита применяют поваренную соль.

Обработка результатов заключается в построении изолиний потенциала, определение максимальных смещений изолиний, направлений их смещений, а также построении графиков для определения скорости в соответствии с методикой (Инструкция по электроразведке. - Л.: Недра, 1984, с.19-26).

Известная методика предназначена для определения направления и действительной скорости движения подземных вод и не предназначена для расчета размеров подземных соляных камер, заполненных соляным раствором, значение УЭС которых изменяется от высокого, равного 10⁷ Ом·м, до величины порядка 0,01 Ом·м с увеличением размеров камеры вследствие ее заполнения соляным раствором.

При этом камеры имеют границы перехода от жидкости к стенкам купола (неоднородность среды), при измерении потенциала которых происходит «отрыв» потенциала - резкое увеличение УЭС.

Известен способ электропрофилирования поверхностных неоднородностей методом заряда, основанный на регистрации искажения поля заряда при переходе границы этих неоднородностей (Инструкция по электроразведке. - Л.: Недра, 1984, с.24).

Известная методика предназначена для определения поверхностных неоднородностей на плоскости и не обеспечивает определение пространственных размеров подземных соляных камер.

Известен способ электроразведки, включающий в себя использование двух питающих электродов, первого погружаемого в землю питающего электрода и второго питающего электрода, размещаемого на поверхности земли на достаточном удалении (практической бесконечности), и двух измерительных электродов, размещаемых на поверхности земли в окрестности первого питающего электрода, с помощью которых измеряют разность потенциалов в окрестности первого питающего электрода, при этом питающий электрод выполняют в виде стержня, который погружают в землю, а измерительные электроды при этом сохраняют неподвижными, по мере погружения стержня измеряют отношение разности потенциалов на измерительных электродах и тока в цепи питающих электродов, и глубину погружения стержня, по отношению разности потенциалов на измерительных электродах и тока в первом питающем электроде определяют с учетом глубины погружения стержня удельное сопротивление пород, пересекаемых стержнем (Патент РФ №2466430, приор. 12.01.2011, опубл. 10.11.2012).

Способ осуществляется следующим образом. В качестве первого питающего электрода используют штангу пенетратора, представляющую собой составной стержень, при этом она играет роль питающего электрода в трехэлектродной установке, аналогичной установке для проведения наземного электропрофилирования с трехэлектродной установкой. Измерительные электроды располагаются на расстоянии, сопоставимом с глубиной погружения пенетратора. По мере погружения составного стержня он будет пересекать породу с различным удельным электрическим сопротивлением, что скажется на величине разности потенциалов между измерительными электродами. В итоге кривая зависимости отношения разности потенциалов на измерительных электродах от глубины погружения составного стержня будет нести информацию об удельной электрической проводимости пересеченных составным стержнем пород. При этом отсутствует влияние эквивалентности, то есть возможна однозначная интерпретация данных измерений, так как в отличие от традиционных наземных методов электроразведки существует дополнительная независимо измеряемая величина - глубина погружения стержня.

Таким образом, известный способ, используя метод наземного электропрофилирования с трехэлектродной установкой, решает задачу измерения удельной электрической проводимости пересеченных составным стержнем пород по глубине прохождения стержня в скважине.

Применить известный способ к решению задачи определения размеров соляной камеры не представляется возможным, так как он предусматривает получать информацию по вертикальной составляющей пересекаемых пород и не обеспечивает определение пространственных размеров подземных соляных камер.

Задачей заявляемого способа является расширение области применения методов электроразведки с использованием метода заряда путем применения его для расчета размеров подземной соляной камеры в соляном куполе, образующейся при строительстве подземных хранилищ газа (ПХГ), вследствие растворения соли водой, подаваемой по насосно-компрессорным трубам (НКТ) в камеру, без подъема их на поверхность, благодаря чему повышается оперативность и снижается трудоемкость исследований.

Указанная задача достигается тем, что в способе определения размеров выработки соляных куполов при строительстве подземных хранилищ газа, включающем в себя использование двух питающих электродов, первого погружаемого в PC питающего (токовый) электрода и второго питающего электрода, размещаемого на поверхности земли на достаточном удалении («бесконечности»), и двух измерительных электродов, размещаемых на поверхности земли в окрестности первого питающего электрода, с помощью которых измеряют разность потенциалов в окрестности первого питающего электрода, в отличие от прототипа опускают первый токовый электрод на подошву соляной камеры и после пуска тока проводят измерение потенциалов с помощью передвигаемого измерительного электрода не менее чем по четырем прямолинейным профилям, равномерно распределенным по азимуту, с длиной каждого профиля 50 м, с шагом по профилю не более 2 м, при этом фиксируют резкое увеличение измеренного потенциала при переходе границы неоднородных сред, составляющих стенки соляной камеры, образующейся вследствие растворения соли водой в соляном куполе, и насыщенного раствора соли (рапы). Длину проекции камеры на дневную поверхность по соответствующему профилю определяют по точкам отрыва потенциала (резкие увеличения), измеренного по этому профилю и характеризующего границу перехода неоднородных сред в соляном куполе.

На фиг.1-4 показано распределение потенциалов по четырем профилям по результатам электрометрии в PC;

На фиг.5 представлена схема расположения профилей на дневной поверхности над соляной камерой.

На фиг.6 показан контур проекции соляной камеры на дневную поверхность, полученный согласно предлагаемому способу.

Согласно предлагаемому способу первый токовый электрод 1 опускают на дно соляной камеры 2. На поверхности земли второй питающий электрод 3 размещен на достаточном удалении («бесконечности»). Один измерительный электрод 4 размещают стационарно в окрестностях токового электрода 1. Токовый электрод 1 спущен в PC 6. Второй измерительный электрод 5 перемещают по поверхности по профилям 7 (фиг.5).

Стенки соляной камеры 8 образуют переход границ неоднородных сред. Поз.9 - НКТ в PC 6.

После спуска электрода 1 в PC 6 по нему пропускают ток и на поверхности вторым измерительным электродом 5 проводят измерения потенциалов электрического поля по методу заряда, не менее чем по 4-м прямолинейным профилям 7, равномерно распределенным по азимуту, с длиной каждого профиля 50 м, с шагом по профилю не более 2 м. При этом фиксируют резкие увеличения измеренных потенциалов при переходе границы неоднородных сред, составляющих стенки соляной камеры 8, образующейся вследствие растворения соли водой, подаваемой по НКТ 9 в PC 6 6 в соляном куполе, и насыщенного раствора соли (рапы) (фиг.1-4).

Длину проекции камеры на дневную поверхность по соответствующему профилю определяют по точкам отрыва (резкое увеличение) потенциала, измеренного по этому профилю (фиг.6).

При спуске на дно соляной камеры (на забой PC) токового электрода 1 с отнесением заземленного электрода 3 на поверхности земли в «бесконечность» и включении тока, вся область соляной камеры окажется заряженной и приобретет аномально низкий потенциал U, отражающий практически эквипотенциальный характер распределения по объему камеры (фиг.1-4). При переходе границы неоднородных сред, составляющих стенки соляной камеры 8, образующейся вследствие растворения соли водой, подаваемой по НКТ 9 в PC 6 в соляном куполе 2, и насыщенного раствора соли (рапы), будут наблюдаться значения аномального потенциала Пан. Как указывалось ранее, при применяемой технологии строительства ПХГ в соляном куполе, имеющем высокое удельное электрическое сопротивление (УЭС), равное 10⁷ Ом·м, возникает заполненная соляным раствором камера, УЭС которой уменьшается до величины порядка 0,01 Ом·м с увеличением размеров камеры.

При этом на поверхности Земли при переходе границ от соляного раствора к стенкам камеры будет наблюдаться область аномального потенциала U_aн, форма которой будет определяться горизонтальной проекцией камеры на поверхность Земли (фиг.6), где ПР-1, Пр-2, Пр-3, Пр-4 точки на профилях, обозначающие границы контура соляной камеры, где по результатам измерений наблюдались аномальные значения потенциала U_ан.

Пример практической реализации способа приведен на фиг.1-4.

Способ осуществляется с применением электроразведочной аппаратуры типа СВП-74 (Инструкция по электроразведке. - Л.: Недра, 1984, с.20).

Аппаратура присоединяется каротажным кабелем к токовому электроду 1, спускаемому в PC соляного купола и обеспечивает весь комплекс измерений, проводимых с помощью стандартного набора питающих и измерительных электродов.

На фиг.1-4 показано, что измеренные аномальные значения потенциалов U_ан по четырем профилям наблюдались на расстояниях по длине профилей: 36 м, 8 м, 40 м, 8 м, точки которых на контуре проекции камеры на дневную поверхность обозначили границы соляного купола.

Способ определения размеров выработки соляных куполов при строительстве подземных хранилищ газа, включающий в себя использование двух питающих электродов, первого погружаемого в PC питающего электрода и второго питающего электрода, размещаемого на поверхности земли на достаточном удалении («бесконечности»), и двух измерительных электродов, один из которых неподвижен, размещаемых на поверхности земли в окрестности первого питающего электрода, с помощью которых измеряют разность потенциалов в окрестности первого питающего электрода, отличающийся тем, что опускают первый питающий электрод на подошву соляной камеры и после пуска тока проводят измерение потенциалов с помощью передвигаемого измерительного электрода не менее чем по четырем прямолинейным профилям, равномерно распределенным по азимуту, с длиной каждого профиля 50 м, с шагом по профилю не более 2 м, при этом фиксируют резкое увеличение измеренного потенциала при переходе границы неоднородных сред, составляющих стенки соляной камеры, образующейся вследствие растворения соли водой в соляном куполе, и насыщенного раствора соли (рапы), в результате измерений длину проекции камеры на дневную поверхность по соответствующему профилю определяют по точкам отрыва потенциала (резкие увеличения), измеренного по этому профилю и характеризующего границу перехода неоднородных сред в соляном куполе.