способ сооружения подземной емкости в отложениях каменной соли

Формула изобретения

Способ сооружения подземной емкости для хранения светлых нефтепродуктов в отложениях каменной соли, включающий бурение скважины, установку концентрично с кольцевыми зазорами обсадной, внешней и внутренней рабочих колонн, подачу для растворения соли воды в кольцевое пространство между внутренней и внешней рабочими колоннами, удаление строительного рассола на поверхность через внутреннюю рабочую колонну, закачку жидкого нерастворителя в кольцевое пространство между обсадной и внешней рабочими колоннами с одновременным контролем расхода воды на растворение, расхода удаляемого из емкости строительного рассола, его температуры и концентрации в нем соли, по которым рассчитывают массу вымываемой каменной соли и объем образовавшейся емкости, отличающийся тем, что дополнительно в процессе растворения соли через определенные промежутки времени замеряют текущие значения концентрации нерастворителя в строительном рассоле, определяют общее количество нерастворителя, удаленного строительным рассолом, по достижении сооружаемой емкостью проектной величины вытесняют нерастворитель насыщенным рассолом через внутреннюю рабочую колонну, а количество оставшегося в емкости нерастворителя определяют по следующей зависимости



где Q_ост, Q_н и Q_в - соответственно оставшееся, закаченное и вытесненное из подземной емкости количество нерастворителя, т;

- средневзвешенная концентрация нерастворителя в строительном рассоле, г/м³;

V_р - общий объем строительного рассола, удаленного из подземной емкости в процессе растворения каменной соли, м³,

и по нему прогнозируют изменение качества светлых нефтепродуктов, хранимых в сооружаемой емкости.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к способам создания подземных полостей для технических целей, в частности к процессу сооружения подземной емкости в отложениях камней соли для долговременного хранения светлых нефтепродуктов.

Из практики известно, что на качество хранимого продукта большое влияние оказывает нерастворитель (дизельное топливо или керосин), используемый в процессе создания подземной емкости методом растворения каменной соли.

В процессе выщелачивания (создания методом растворения соли) подземной емкости нерастворитель вследствие окисления кислородом воздуха, содержащемся в технологической воде, и растворения различных органических включений каменной соли, насыщается продуктами окисления, битуминоидами, смолами и другими растворимыми в топливе примесями каменной соли. Попадание такого нерастворителя в товарное топливо значительно ухудшает его качество /1 - Инструкция по хранению и контролю качества светлых нефтепродуктов в подземных резервуарах. НЦТ "Подземгазпром" РАО "Газпром".- М.: 1995, 27 с./.

Известен способ создания подземных резервуаров для хранения углеводородов в отложениях каменной соли путем растворения водой, которую подают с создаваемую камеру через буровую скважину и в виде соляного раствора (рассола) выводят на земную поверхность /2-Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа/ Под ред. В.Ф.Новоселова/. М., Недра, 1992, 320 с./.

Недостатком этого способа является то, что некоторая часть закачиваемого в скважину жидкого нерастворителя для управления формообразованием создаваемой емкости остается в ней после завершения растворения соли. При этом количество оставшегося в емкости нерастворителя определяется с большой погрешностью, так как при испытаниях было выявлено, что часть нерастворителя удаляется из емкости строительным рассолом в процессе его размыва.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению и взятым за прототип является способ сооружения подземной емкости путем выщелачивания (растворения) каменной соли через технологическую скважину, оборудованную тремя концентрическими колоннами труб: обсадной колонной, внешней рабочей колонной и внутренней рабочей колонной /3-Мазуров В.А. Подземные газонефтехранилища в отложениях каменной соли.- М.: Недра, 1982, с. 110-112/.

Вода подается во внешнюю рабочую колонну и по кольцевому каналу между внешней и внутренней рабочими колоннами поступает в размываемую полость. Образующийся в полости раствор каменной соли (строительный рассол) удаляется из полости по внутренней рабочей колонне. Для управления формообразованием полости в нее через обсадную колонну по кольцевому каналу между обсадной колонной и внешней рабочей колонной закачивают нерастворитель. Он предотвращает непосредственный контакт соляных стенок скважины и верхней части полости с водой и тем самым исключает их растворение. Для контроля за увеличением объема создаваемой камеры производят непрерывное измерение расхода, плотности и температуры выходящего рассола. По этим параметрам рассчитывают массу каменной соли, вымываемой из растворяемой соленосной толщи, по которой определяют прирост объема подземной полости. После образования размываемой камеры заданного проектного объема нерастворитель удаляют путем его замещения насыщенным рассолом.

Как показала практика создания и эксплуатации подземных хранилищ, некоторое количество нерастворителя при вытеснении рассолом всегда остается в емкости ввиду образования на стенках полости неровностей и "карманов". При последующем заполнении подземного резервуара светлыми нефтепродуктами оставшийся нерастворитель резервуара попадает в закачиваемое топливо. При содержании в нерастворителе значительного количества продуктов окисления и других растворимых примесей он оказывает отрицательное влияние на качество принимаемого в подземный резервуар товарного продукта Особенно заметно могут ухудшаться показатели качества автомобильного бензина и авиационного керосина /4- Обобщение опыта подземного хранения топлив и обоснование путей сохранения их качества в перспективных подземных хранилищах. НТО по НИР 4.87.09 - М, в/ч 74242.- М.: 1988, 92 с./.

Ухудшение качества товарных нефтепродуктов нерастворителем зависит от его количества, оставшегося в подземном резервуаре.

Количество оставшегося нерастворителя определяют как разность между закаченным и вытесненным объемами /5-Правила обустройства и безопасной эксплуатации подземных хранилищ природного газа в отложениях каменной соли. РАЛ "Газпром", НТЦ "Подземгазпром".- М.: 1995, 80 с./.

Недостатком этого способа является то, что количество оставшегося нерастворителя определяют с большой погрешностью, так как не учитывается величина нерастворителя, удаленного строительным рассолом в процессе размыва емкости.

Ошибка определения неизвлекаемого остатка нерастворителя в подземном резервуаре наиболее типичного объема - 100000 м³ при содержании нерастворителя в строительном рассоле 10-20 мг/дм³ составляет порядка 10-20 т (12-25 м³). Такая погрешность определения неизвлекаемого остатка нерастворителя может привести к ошибочным выводам при прогнозировании изменения качества принимаемых в резервуар товарных нефтепродуктов.

Технический результат - уменьшение погрешности определения количества неизвлекаемого из емкости остатка нерастворителя для повышения достоверности прогнозирования изменения качества светлых нефтепродуктов, закачиваемых в подземный резервуар.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе сооружения подземной емкости, включающем бурение скважины, установку концентрично с кольцевыми зазорами обсадной, внешней и внутренней рабочих колонн, подачу для растворения соли воды в кольцевое пространство между внутренней и внешней рабочими колоннами, удаление строительного рассола на поверхность через внутреннюю рабочую колонну, закачку жидкого нерастворителя в кольцевое пространство между обсадной и внешней рабочими колоннами с одновременным контролем расхода воды на растворение, расхода удаляемого из емкости строительного рассола, его температуры и концентрации в нем соли, по которым рассчитывают массу вымываемой каменной соли и объем образовавшейся емкости, согласно предполагаемому изобретению дополнительно в процессе растворения соли через определенные промежутки времени замеряют текущие значения концентрации нерастворителя в строительном рассоле, определяют общее количество нерастворителя, удаленного строительным рассолом, по достижении сооружаемой емкостью проектной величины вытесняют нерастворитель насыщенным рассолом через внутреннюю рабочую колонну, а количество оставшегося в емкости нерастворителя определяют по следующей зависимости:



где

Q_ост, Q_н, Q_в -соответственно оставшееся закаченное и вытесненное из подземной емкости количество нерастворителя, т;

- средневзвешенная концентрация нерастворителя в строительном рассоле, г/м³;

V_р - общий объем строительного рассола, удаленного из подземной емкости в процессе растворения каменной соли, м³.

На чертеже представлена блок-схема технологической установки, реализующей предложенный способ сооружения подземной емкости в отложениях каменной соли.

Способ осуществляется следующим образом. Вода для растворения каменной соли подается в размываемую емкость 1 по внешней рабочей колонне 2. Количество подаваемой воды измеряется расходомером 3 (например, типа ВТ-150 или СПТУ 92-01). Образующийся в емкости строительный рассол удаляется из размываемой полости по внутренней рабочей колонне 4. Нерастворитель (дизельное топливо Л-0,5 или топливо ТС-1) для управления формообразованием емкости закачивается по обсадной колонне 5. Количество закаченного в емкость 1 нерастворителя счетчиком 6 (например, расходомером ППВ 150/6,4 с с интегратором). При циркуляции рассола в емкости 1 и контактировании с нерастворителем некоторая часть нерастворителя растворяется в рассоле и переходит в рассол в виде эмульсии. На выходе строительного рассола из емкости расходомером 7 (например, типа ВТ-150 или СПТУ 92-01) замеряется его расход, датчиком 8, включающим термометр и плотномер, измеряется концентрация соли в строительном рассоле, а концентратором 9 (например, типа КН-1) определяется содержание нерастворителя в строительном рассоле.

По параметрам, измеряемым устройствами 7 и 8, контролируется прирост объема создаваемой емкости (V_n), определяемый по формуле



где

G_c - масса каменной соли, вытянутой из растворяемой соляной толщи, т, определяемая по формуле: G_c=V_pC_m, в которой V_p - объем вытесненного рассола, м³ (по показаниям расходомера 6);

C_м - средневзвешенная концентрация соли в отбираемом рассоле, т/м³ (по показаниям датчика 8);

_c- - объемная плотность каменной соли, т/м³ (справочная величина);

0,7 - коэффициент, учитывающий разность средневзвешенной концентрации выдаваемого рассола и средней концентрации рассола в растворяемой выработке (выведен по результатам исследований /5/)

После образования разрываемой камеры заданного проектного объема выдача строительного рассола из емкости 1 по рабочей колонне 4 прекращается и нерастворитель, находящийся в емкости 1, вытесняется из нее по обсадной колонне 2 путем замещения насыщенным строительным рассолом, образующимся за счет подачи некоторого количества воды по рабочей колонне 3. Количество вытесненного из емкости 1 нерастворителя измеряется счетчиком 6.

Количество оставшегося в емкости нерастворителя Q_ост, т, рассчитывают по формуле



где

Q_н, Q_в - соответственно закаченное и вытесненное из подземной емкости количество нерастворителя, определяемое по показаниям счетчика 6, т:

средневзвешенная концентрация нерастворителя в строительном рассоле, рассчитываемая по параметрам, фиксируемым устройствами 7 и 9 через определенные промежутки времени, г/м³;

V_p - общий объем строительного рассола, удаленного из подземной емкости в процессе растворения каменной соли, фиксируемый расходомером 7, м³.

Применение предложенного способа позволяет существенно повысить достоверность прогнозирования изменения качества товарных светлых нефтепродуктов за счет попадания нерастворителя при их первой закачке в подземную емкость.

Эффективность применения способа подтверждается данными, приведенными в таблице, из которых следует, что предложенный способ позволяет определить возможность хранения различных светлых нефтепродуктов в данной емкости по результатам определения оставшегося в емкости нерастворителя.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Инструкция по хранению и контролю качества светлых нефтепродуктов в подземных резервуарах. НТЦ "Подземгазпром" РАО "Газпром".- М.: 1995, 27 с.

2. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа /Под ред. В. Ф.Новоселова/.- М.: Недра, 1992, 320 с.

3. Мазуров В.А. Подземные газонефтехранилища в отложениях каменной соли. - М.: Недра, 1982, 212 с (прототип).

4. Обобщение опыта подземного хранения топлив и обоснование путей сохранения их качества в перспективных подземных хранилищах, НТО по НИР 4.87.09-М, в/ч 74242.- М.: 1988. 92 с.

5. Правила обустройства и безопасной эксплуатации подземных хранилищ природного газа в отложениях каменной соли, РАО "Газпром", НТЦ "Подземгазпром", М., 1995, 80 с.

6. Состояние и перспективы развития подземного хранения нейти и нефтепродуктов в СССР и за рубежом. ВНИИИ ОЭНГ, 1988. 44 с.