способ сооружения подземных резервуаров через буровые скважины в растворимых формациях

Формула изобретения

Способ сооружения подземных резервуаров через буровые скважины в растворимых формациях, предусматривающий выделение первоочередных и последующих групп выработок-емкостей, одновременное создание выработок-емкостей группы каждой очереди закачкой в них растворителя и выдачей потоков рассола при последующем их смешении и направление рассолов на донасыщение выщелачиванием емкостей следующей очереди, отличающийся тем, что при выдаче рассола от одновременного создания выработок первой очереди выделяют слабоминерализованный регулирующий поток рассола, исходящий от одной или нескольких выработок этой группы, задают уровень концентрации смешанного потока рассола для создания выработок емкостей следующей очереди и при подаче потока в скважины этой группы поддерживают заданный уровень концентрации рассола посредством смешивания с рассолом регулирующего потока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подземному хранению нефти, газа и продуктов их переработки и может быть использовано при разработке месторождений соляных пород геотехнологическими методами.

Известен способ сооружений двух подземных выработок-емкостей в толще каменной соли, предусматривающий закачку воды в первую из них [1] Получаемый из этой выработки слабоминерализованный раствор на определенном этапе сооружения прокачивают через вторую, используя его в качестве растворителя и одновременно повышая таким образом концентрацию получаемого в итоге рассола.

Этот способ не позволяет раздельно регулировать расход и концентрацию растворителя, подаваемого в выработки-емкости. Поэтому на начальном этапе сооружения невозможно получить рассол высокой концентрации.

Наиболее близким является способ [2] предусматривающий одновременное создание нескольких групп выработок-емкостей. Он включает закачку в выработки растворителя и выдачу потоков рассола, которые затем смешивают и направляют на переработку. Способ не пригоден для групп выработок небольшого объема, с малой поверхностью растворения, т.к. выдаваемый из них слабоминерализованный поток при смещении ухудшает качество подаваемого на переработку рассола. Способ не предусматривает использование слабоминерализованного потока в качестве растворителя для донасыщения и получения рассола высокой концентрации.

Заявленный способ направлен на повышение концентрации рассола, выдаваемого при совместном сооружении группы выработок-емкостей.

В результате решения технической задачи предлагаемым способом слабоминерализованный рассол, выдаваемый из одной выработки, в качестве растворителя используется для других выработок-емкостей, причем для более эффективного использования поверхности растворения каждой из выработок осуществляется регулирование расхода и концентрации подаваемого в них растворителя, получая на выходе концентрированный рассол.

Решение указанной технической задачи осуществляется при использовании способа сооружения подземных резервуаров через буровые скважины в растворимых формациях, предусматривающего одновременное создание нескольких групп выработок-емкостей с закачкой в них растворителя и выдачей потоков рассола при последующем их смешении.

Согласно изобретению, сооружение подземных резервуаров осуществляют группами. Смешанный поток рассола формируют из потоков, исходящих в процессе размыва первоочередной группы выработок-емкостей с выделением отдельного регулирующего слабоминерализованного потока рассола из одной или нескольких выработок этой группы. Смешанный поток рассола, используя его в качестве растворителя, направляют в новые скважины для создания последующей группы выработок-емкостей. При распределении этого потока в скважины необходимой для размыва уровень его концентрации поддерживают посредством слабоминерализованного регулирующего потока рассола.

Эффективность предлагаемого способа обосновывается следующим. При сооружении подземных резервуаров на стадии создания подготовительных выработок или гидроврубов образуется большое количество слабоминерализованного рассола (концентрация до 100 кг/м³), при перекачке которого насосы быстро выходят из строя из-за усиленной коррозии рабочих колес и направляющих аппаратов.

Кроме того, получаемый при этом рассол является для потребителей некондиционным (кондиция по концентрации составляет 305 310 кг/м³, что препятствует его реализации и снижает экономичную эффективность капитальных вложений в сооружение подземных хранилищ.

Однако требование по получению концентрированного рассола на выходе из такой выработки трудно реализуемо даже при противоточной схеме размыва для производительностей подачи растворителя (воды в выработку свыше 30 40 м³/ч. При прямоточной же схеме размыва такое требование нельзя реализовать и при очень малых расходах.

В то же время это требование легко выполнить, если вода насосом подается одновременно в группу скважин (две или больше), в которых подземные выработки находятся в начальной стадии размыва по прямоточной схеме, а частично насыщенный рассол из этих скважин (с концентрацией до 100 кг/м³) подается для полного насыщения во вторую группу скважин (также две или больше), размыв подземных выработок, в которых производится по противоточной или прямоточной схеме, но при развитых поверхностях растворения. Причем после первой группы скважин частично насыщенный рассол из разных скважин перед подачей его во вторую группу скважин предварительно смешивается, а часть потока выделяется и служит для регулирования концентрации рассола, подаваемого в выработки-емкости второй группы для достижения требуемой концентрации.

При этом существенно то обстоятельство, что для получения концентрированного рассола из выработки, в которую подают слабоминерализованный поток рассола, существует ограничение как по производительности, так и по концентрации этого потока. При определенных (больших) производительностях и (малых) концентрациях, определяемых для каждой полости-выработки, например, экспериментально, получение концентрированного рассола невозможно.

Поэтому простое последовательное соединение двух выработок неэффективно. При использовании же групп выработок появляется возможность регулирования концентрации подаваемого в качестве растворителя слабоминерализованного рассола путем смешения в определенном соотношении двух потоков с разной минерализацией смешанного и регулирующего. Наличие узла смешения также повышает надежность и устойчивость работы всей системы в целом.

Например, из N выработок-емкостей первой группы получают N потоков рассола производительностью q_i1 с концентрацией C_i1. Образуют смешанный поток Q^c₁ с концентрацией C^c₁ и регулирующий поток Q^p₁ с концентрацией C^p₁, которые определяются соотношениями





где величина выбирается в интервале 0.1.

Концентрацию C_2j и расход q_2j подаваемого в М резервуаров второй группы слабоминерализованного рассола можно изменять соответственно в диапазоне от C^p₁ до C^c₁ и от 0 до (Q^c₁+Q^p₁),, причем



Практически можно организовать процесс сооружения подземных резервуаров таким образом, что потребуется регулировать параметры C_2j и q_2j для небольшого количества потоков или даже для одного потока.

Если задана требуемая производительность q_2m или концентрация C_2m, то второй параметр определится из соотношений



где , числа в интервале 0.1.

Способ иллюстрируется схемой, изображенной на фиг. Выработки-емкости 1 на этой фигуре относятся к первоочередной сооружаемой группе подземных резервуаров. При разрыве водой из них исходят потоки 2 рассола, которые направляют в регулирующий пункт 3, где потоки 2 рассола соединяют, получая смешанный поток 4, предварительно выделяя слабоминералиованный регулирующий поток 5. Смешанный 4 и регулирующий 5 потоки направляют через регулирующий пункт 6 к следующей группе скважин 7, распределяя и закачивая в них в качестве растворителя смешанный поток 4, необходимый уровень концентрации которого поддерживают добавлением в его слабоминерализованного рассола от регулирующего потока 5.

Пример конкретного осуществления способа.

Сооружают две группы подземных резервуаров на глубине 1100 м. В три скважины 1 первоочередной группы закачивают пресную воду с расходом 60 м³/ч. Исходящие при этом потоки 2 рассола получают с концентрацией, равной 130 г/л, 110 г/л и 50 г/л соответственно. Получаемый при этом потоки рассола 2 направляют на регулирующий пункт 3, где отделяют часть потока 1 рассола с концентрацией, равной 50 г/л, и расходом, равным 40 м³/ч. и используя его в качестве регулирующего слабоминерализованного потока 5 рассола. Оставшуюся часть этого потока смешивают с двумя другими потоками 1 с образованием смешанного потока 4 рассола с концентрацией 110 г/л. Затем поток 4 разделяют на 3 части и распределяют в скважины 7 следующей группы выработок-емкостей.

Одну часть смешанного потока 4 с производительностью, равной 110 г/л, направляют в первую скважину 1 этой группы и получают на выходе рассол с концентрацией 310 г/л. Вторую часть смешанного потока 4 с производительностью 60 м³/ч с концентрацией 110 г/л направляют во вторую скважину 1 с получением на выходе рассола с концентрацией 305 г/л. Третью часть смешанного потока 4 с производительность 20 м³/ч смешивают с регулирующим потоком 5, получая при этом поток с расходом 60 м³/ч и концентрацией 70 г/л, затем закачивают его в третью скважину 1 и получают рассол с концентрацией 300 г/л. После этого все три потока рассола, исходящих из скважин 1 второй группы, смешивают между собой и направляют на утилизацию в выпарные установки.

Источники информации, принятые во внимание

1.Патент США N 4290650, МКИ 21 В 43/28, 1981 г.

2. П.М.Дудко, Рассолпромыслы. М. Недра, 1986, с.39 41.