Способ создания подземного резервуара в каменной соли и устройство для его осуществления

Способ создания подземного резервуара в каменной соли и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к строительству в соляных отложениях подземных емкостей, предназначенных для хранения жидких и газообразных продуктов, и добыче рассолов через скважины.

Известен способ создания подземного резервуара в отложениях каменной соли через скважину, заключающийся в подаче воды по центральной подвесной колонне в нижнюю часть подземного резервуара и вытеснении образующегося в результате растворения соли рассола по внешней подвесной колонне на поверхность [Фурман А.А., Бельды М.П., Соколов И.Д. Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности. М., "Химия", 1989, с.103-112].

Устройство для реализации данного способа представляет собой две соосно расположенные подвесные колонны труб, при этом башмак центральной водоподающей колонны расположен ниже башмака наружной рассолоподъемной колонны (там же).

Недостаток данного способа и устройства для его осуществления заключается в необходимости частых подъемов центральной подвесной колонны в результате накопления осадка нерастворимых пород на дне резервуара, выпадающего при растворении каменной соли и препятствующего подаче растворителя в подземный резервуар.

Наиболее близким к заявленному решению является способ создания подземного резервуара в отложениях каменной соли через скважину, включающий монтаж соосно расположенных внешней и центральной колонн труб, установку башмака центральной колонны у дна подземного резервуара, герметизацию оголовка скважины, подачу растворителя в подземный резервуар по внешней подвесной колонне и вытеснение образующегося рассола по центральной колонне на поверхность из нижней части подземного резервуара (там же).

Известно устройство для реализации данного способа, включающее обсадную колонну труб скважины, оголовок, две соосно расположенные центральную и внешнюю подвесные колонны труб для подачи растворителя и подъема рассола на поверхность. Башмак центральной подвесной рассолоподъемной колонны расположен ниже башмака наружной водоподающей колонны (там же).

В этом способе часть образующегося на дне подземного резервуара осадка вместе с рассолом вытесняется по центральной подвесной колонне на поверхность.

Недостаток способа и устройства для его осуществления заключается в том, что при большом содержании нерастворимых пород в каменной соли и при остановках подачи воды в подземный резервуар, образующийся на дне резервуара осадок перекрывает нижний конец центральной колонны, при этом нарушается гидравлическая связь между рассолом в подземном резервуаре и в центральной подвесной колонне, что ведет к остановке процесса растворения. Кроме этого, негабаритные включения нерастворимых пород попадают внутрь центральной колонны, что приводит к образованию пробки, для удаления которой иногда приходится полностью демонтировать центральную подвесную колонну.

Решаемая задача заключается в повышении эффективности способа создания подземного резервуара при большом содержании нерастворимых пород в каменной соли.

В результате решения этой задачи обеспечиваются:

- Легкий запуск системы растворения каменной соли после ее остановок, что обусловлено обеспечением гидравлической связи между рассолом в создаваемом подземном резервуаре и рассолом в центральной колонне, по которой осуществляется его вытеснение на дневную поверхность.

- Стабильная производительность по вытесняемому рассолу, так как при накоплении осадка предотвращается повышение гидравлического сопротивления у башмака центральной колонны.

- Стабильная высокая концентрация вытесняемого рассола, обусловленная тем, что забор рассола из подземного резервуара производится вблизи его дна.

- Устранение образования пробок из нерастворимых пород внутри центральной колонны, так как перед остановкой системы растворения рассол, находящийся в центральной колонне, замещается растворителем, а негабаритные включения нерастворимой породы скапливаются в зауженной части башмака центральной подвесной колонны и удаляются при подаче в нее воды.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в способе создания подземного резервуара в отложениях каменной соли через скважину, предусматривающем монтаж соосно расположенных внешней и центральной подвесных колонн труб, установку башмака центральной колонны труб у дна подземного резервуара, герметизацию оголовка скважины, подачу растворителя в создаваемый подземный резервуар по внешней подвесной колонне труб и вытеснение образующегося рассола на поверхность по центральной колонне, согласно предлагаемому способу, между нижними концами внешней и центральной подвесных колонн труб создают специальный канал, по которому рассол подают к башмаку центральной подвесной колонны труб. Перед остановками процесса растворения каменной соли или при попадании негабаритных включений нерастворимых пород в башмак центральной подвесной колонны труб подачу растворителя в подземный резервуар производят по центральной подвесной колонне труб, а вытеснение образующегося рассола - по внешней подвесной колонне труб.

Отвод рассола, образующегося над осадком нерастворимых пород, к башмаку центральной подвесной колонны с использованием специального канала обеспечивает устойчивую гидравлическую связь между подаваемым в скважину растворителем и вытесняемым рассолом, более интенсивный размыв и эффективное всасывание осадка нерастворимых пород у башмака центральной подвесной колонны труб.

При подаче растворителя в подземный резервуар по центральной колонне труб и вытеснении образующегося рассола по внешней колонне перед остановками процесса растворения или при попадании негабаритных включений нерастворимых пород в башмак центральной подвесной колонны осуществляется промывка последней и удаление упомянутых включений из башмака центральной подвесной колонны и зоны всасывания. При этом выходящий из центральной подвесной колонны труб растворитель размывает осадок ниже башмака этой колонны на глубину, превышающую зону всасывания, чем устраняется повторное попадание негабаритных включений в башмак центральной подвесной колонны.

Таким образом, совокупность вышеперечисленных признаков обеспечивает решение задачи повышения эффективности способа создания подземного резервуара в каменной соли.

Осуществление указанной задачи достигается с использованием устройства для создания подземного резервуара в каменной соли, включающего обсадную колонну труб скважины, оголовок, соосно расположенные центральную и внешнюю подвесные колонны труб для подачи растворителя и подъема рассола на поверхность, башмак центральной подвесной колонны труб. Согласно предлагаемому устройству, на нижней части центральной подвесной колонны труб соосно установлен кольцевой наконечник, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра центральной подвесной колонны труб, а его наружный диаметр меньше внутреннего диаметра внешней подвесной колонны труб. Верхняя часть кольцевого наконечника выполнена перфорированной.

Установленный на конце центральной подвесной колонны кольцевой наконечник, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра центральной подвесной колонны труб, а наружный диаметр меньше внутреннего диаметра внешней подвесной колонны, обеспечивает возможность монтажа центральной подвесной колонны вместе с наконечником внутри внешней подвесной колонны, подачу рассола из подземного резервуара в центральную подвесную колонну при образовании осадка выше башмака центральной подвесной колонны труб, а также размыв осадка в зоне всасывания у башмака центральной подвесной колонны труб.

Перфорированная верхняя часть кольцевого наконечника позволяет осуществлять забор наиболее насыщенного рассола из нижней части подземного резервуара над слоем образовавшегося осадка.

Таким образом, совокупность вышеперечисленных признаков обеспечивает решение задачи повышения эффективности создания подземного резервуара в каменной соли.

Предлагаемый способ создания подземного резервуара в каменной соли и устройство для его осуществления поясняются схемой на чертеже.

На чертеже представлена скважина 1, оборудованная обсадной колонной 2, соосно расположенной внешней подвесной колонной 3 и центральной подвесной колонной 4, в нижней части которой установлен кольцевой наконечник 5, выполняющий роль канала между рассолом, находящимся в подземном резервуаре 6, и башмаком 7 центральной подвесной колонны 4, при накоплении осадка 8 на дне подземного резервуара 6. Башмак 7 центральной подвесной колонны 4 установлен у дна подземного резервуара 6. Кольцевой наконечник 5 в верхней части выполнен с перфорацией 9.

Способ осуществляется следующим образом.

При создании подземного резервуара 6 в скважину 1 по внешней подвесной колонне труб 3 подают воду для растворения каменной соли, а образующийся рассол вытесняют через башмак 7 центральной подвесной колонны труб 4 на поверхность. При накоплении осадка 8 нерастворимых пород, содержащихся в каменной соли, на дне подземного резервуара 6 рассол из нижней части подземного резервуара 6 направляют по каналу, образованному между кольцевым наконечником 5 и центральной подвесной колонной труб 4, из подземного резервуара 6 к башмаку 7, и по центральной подвесной колонне труб 4 вытесняют на поверхность. При этом потоком рассола, проходящего по каналу, размывают осадок у башмака 7, а образующуюся гидросмесь осадка 8 и рассола вытесняют на поверхность по центральной подвесной колонне труб 4.

Перед остановками подачи воды на растворение каменной соли в процессе создания подземного резервуара 6 производят подачу воды в центральную подвесную колонну труб 4 для удаления из нее нерастворимых включений, которые могут образовать пробку. Объем подаваемой воды должен быть не меньше объема центральной подвесной колонны труб 4.

Для устранения попадания негабаритных включений нерастворимых пород в башмак 7 центральной подвесной колонны труб 4 и образования протяженных пробок внутри этой колонны (что можно определить по росту давления воды на оголовке скважины 1 на устье внешней подвесной колонны 3 и падению давления на устье центральной подвесной колонны 4) башмак 7 может быть зауженным или снабжен решеткой (на чертеже не показана), а сверху в центральную подвесную колонну труб 4 подают воду с вытеснением рассола из подземного резервуара 6 по внешней подвесной колонне 3. Зауженный нижний конец центральной подвесной колонны или наличие решетки препятствуют попаданию негабаритных включений нерастворимых пород внутрь подвесной колонны труб, устраняя тем самым образование внутри нее протяженных пробок. Негабаритные включения нерастворимых пород удаляют потоком воды из башмака 7 центральной подвесной колонны 4. Потоком воды, выходящим из башмака 7, размывают осадок 8, при этом негабаритные включения нерастворимых пород оказываются на глубине 1-2 м от башмака 7 центральной подвесной колонны 4 вне зоны всасывания.

Выполнение устройства для осуществления предложенного способа показано на чертеже. Оно включает скважину 1 с обсадной колонной труб 2, оголовок (на чертеже не показан), соосно расположенные внешнюю 3 и центральную 4 с соосным кольцевым наконечником 5 подвесные колонны труб для подачи растворителя и подъема рассола на поверхность при создании подземного резервуара 6, башмак 7 центральной подвесной колонны труб 4, установленный у дна подземного резервуара 6. Кольцевой наконечник 5 снабжен перфорацией 9 в верхней части и размещен в нижней части центральной подвесной колонны труб 4. Диаметр нижней части центральной подвесной колонны труб 4 меньше диаметра в ее средней части. Внутренний диаметр кольцевого наконечника 5 больше внешнего диаметра центральной подвесной колонны труб 4, а его наружный диаметр меньше внутреннего диаметра внешней подвесной колонны труб 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Скважина 1 оснащается обсадной колонной труб 2 и производится монтаж в ней внешней 3 и центральной 4 подвесных колонн труб. Вода на растворение каменной соли подается по внешней подвесной колонне труб 3, а образующийся рассол через башмак 7 по центральной подвесной колонне 4 вытесняется из подземного резервуара 6 на поверхность. В процессе растворения каменной соли нерастворимые породы, содержащиеся в ней в виде осадка 8, осаждаются на дне подземного резервуара 6. По мере накопления осадка 8 рассол из подземного резервуара 6 через перфорацию 9 поступает внутрь кольцевого наконечника 5 и на выходе из него размывает осадок 8, который вместе с рассолом через башмак 7 по центральной подвесной колонне 4 вытесняется на поверхность. Посредством перфорации 9 извлекается наиболее насыщенный рассол из нижней части подземного резервуара 6, при этом малый размер перфорации (щели шириной 1-3 мм) не позволяет осадку 8 образовывать пробки внутри кольцевого наконечника 5. Зауженный башмак 7 или башмак 7 с выполненной в нем решеткой препятствует проникновению негабаритных включений нерастворимых пород внутрь центральной подвесной колонны 4, что предотвращает образование пробок. При попадании негабаритных включений нерастворимых пород из осадка 8 в зауженный башмак 7 последние удаляются вышеописанным способом.

Примером конкретного выполнения служат стендовые испытания данного устройства для условий строительства подземного хранилища газа. Пробуренная с поверхности земли до отложений каменной соли скважина 1 обсаживается трубой 2 диаметром 299 мм. В нее соосно монтируются внешняя подвесная колонна труб 3 диаметром 219 мм и центральная подвесная колонна труб 4 диаметром 127 мм.

Центральная подвесная колонна труб 4 имела зауженный башмак 7 с внутренним диаметром 90 мм и кольцевой наконечник 5 диаметром 168 мм. Длина кольцевого наконечника 5 составляла 4 м. Перфорация 9 кольцевого наконечника 5 выполнена в виде щелей шириной 2-3 мм и длиной 20 мм, расположенных в шахматном порядке на высоте 1 м от его нижней части до верха. Площадь щелей на 1 погонный метр кольцевого наконечника 5 равна 3 площадям зазора между кольцевым наконечником 5 и центральной колонной труб 4. Для повышения эффективности размыва осадка 8 закрученным потоком в зазоре между кольцевым наконечником 5 и центральной колонной труб 4 в нижней части кольцевого наконечника 5 выполнена направляющая в виде трех двухвитковых спиралей. Испытания показали, что при работе устройства гидросмесь из осадка 8 и рассола поднимается равномерно, при этом максимальная плотность гидросмеси достигала т:ж=1:1 при средней плотности т:ж=1:4˜1:6. Высота осадка 8 над башмаком 7 центральной подвесной колонны труб 4 при проведении испытаний достигала 3,5 м. При остановках подачи воды и последующих пусках системы растворения случаев образования пробки у башмака 7 и в центральной подвесной колонне труб 4 за время проведения испытаний отмечено не было. По результатам испытаний устройство рекомендовано к промышленному использованию.

Таким образом, проведенные испытания подтверждают, что при использовании способа создания подземного резервуара в каменной соли и устройства для его осуществления соблюдена следующая совокупность условий:

- Устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, при строительстве подземных резервуаров в каменной соли и добыче рассолов через скважины.

- Для заявленного способа создания подземного резервуара в каменной соли и устройства для его осуществления в том виде, как она охарактеризована в независимых пунктах изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств.

- Следовательно, заявленный способ создания подземного резервуара в каменной соли и устройство для его осуществления соответствуют условию "промышленная применимость".

Источник информации

1. Фурман А.А., Бельды М.П., Соколов И.Д. Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности. М., "Химия", 1989, с.103-112.

1. Способ создания подземного резервуара в каменной соли через скважину, включающий монтаж соосно расположенных внешней и центральной подвесных колонн труб, установку башмака центральной колонны у дна подземного резервуара, герметизацию оголовка скважины, подачу растворителя в подземный резервуар по внешней подвесной колонне труб и вытеснение образующегося рассола на поверхность по центральной колонне, отличающийся тем, что между нижними концами внешней и центральной подвесных колонн труб создают канал, по которому рассол подают к башмаку центральной подвесной колонны труб, перед остановками процесса растворения каменной соли или при попадании негабаритных включений нерастворимых пород в башмак центральной подвесной колонны труб подачу растворителя в подземный резервуар производят по центральной подвесной колонне труб, а вытеснение образующегося рассола - по внешней подвесной колонне труб.

2. Устройство для создания подземного резервуара в каменной соли, включающее обсадную колонну труб скважины, оголовок, соосно расположенные центральную и внешнюю подвесные колонны труб для подачи растворителя и подъема рассола на поверхность, башмак центральной подвесной колонны труб, отличающееся тем, что на нижней части центральной подвесной колонны труб соосно установлен кольцевой наконечник, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра центральной подвесной колонны труб, а наружный диаметр меньше внутреннего диаметра внешней подвесной колонны труб, при этом верхняя часть кольцевого наконечника выполнена перфорированной.