способ сооружения подземного хранилища в растворимых породах

Формула изобретения

Способ сооружения подземного хранилища в растворимых породах, предусматривающий одновременное создание группы выработок-емкостей подземных резервуаров через буровые скважины растворением пород с использованием смешанного растворителя и отводом образующегося некондиционного (слабоминерализованного) рассола на донасыщение в другие строящиеся подземные резервуары хранилища, отличающийся тем, что упомянутый растворитель получают путем смешения рассола с пресной водой, процесс растворения пород ведут с поддержанием заданных расходов пресной воды и удаляемого кондиционного (насыщенного) рассола, отвод некондиционного (слабоминерализованного) рассола на его донасыщение производят из строящегося подземного резервуара группы, имеющего наименьший объем выработки-емкости, завершение создания подземных резервуаров хранилища осуществляют последовательно, при этом по окончании сооружения одного из подземных резервуаров группы приступают к сооружению одного или сразу нескольких следующих подземных резервуаров хранилища с одновременным введением их в группу строящихся.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к строительству подземных резервуаров через скважины в каменной соли путем ее растворения и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности при создании подземных хранилищ и добыче солей через скважины.

Известен способ создания подземных хранилищ через скважины в растворимых породах, предусматривающий одновременное создание нескольких выработок-емкостей путем закачки пресной воды в одну из строящихся емкостей, подъем на поверхность слабоминерализованного рассола и закачку его в другие строящиеся выработки-емкости с использованием слабоминерализованного рассола в качестве растворителя и получением насыщенного рассола [П.М.Дудко. Рассолопромыслы. - М.: Недра, 1986, с.39-41].

Недостаток данного способа заключается в том, что концентрация растворителя при таком его использовании может достигать 300 г/л соли, что значительно замедляет процесс растворения пород в последующих выработках-емкостях и удорожает строительство подземных хранилищ.

Наиболее близким является способ создания подземных резервуаров в растворимых породах, предусматривающий одновременное создание группы выработок-емкостей через буровые скважины растворением пород с использованием смешанного растворителя и отводом некондиционного (слабоминерализованного) рассола на донасыщение в другие сооружаемые подземные резервуары с поддержанием уровня концентрации некондиционного (слабоминерализованного) рассола, используемого в качестве растворителя, посредством смешения потоков некондиционных (слабоминерализованных) рассолов различной концентрации и расхода [Патент РФ №2063918, МПК 6 В 65 G 5/00, опубл.1996 г.].

Недостатком данного способа является то, что в качестве растворителя при создании выработок-емкостей второй очереди используется рассол, получаемый при сооружении выработок-емкостей первой очереди, концентрация которого может достигать 300 г/л, что существенно снижает скорость растворения пород при создании выработок-емкостей второй очереди и приводит к росту затрат на строительство подземных резервуаров.

Решаемая задача заключается в повышении эффективности сооружения подземного хранилища в растворимых породах через скважины за счет снижения концентрации смешанного растворителя и более рационального ведения процесса растворения пород в группе строящихся подземных резервуаров.

В результате решения этой задачи достигаются следующие преимущества заявляемого способа:

- Обеспечение наиболее низкой концентрации хлорида натрия в растворителе и повышение за счет этого скорости растворения пород.

- Использование некондиционного (слабоминерализованного) рассола в качестве растворителя в выработках-емкостях с развитой внутренней поверхностью, что позволяет более рационально вести процесс сооружения подземных резервуаров с максимально возможным расходом растворителя.

- Сокращение до минимума потребления пресной воды с предотвращением сброса некондиционного (слабоминерализованного) рассола в недра.

Решение указанной задачи достигается при использовании способа сооружения подземного хранилища в растворимых породах, предусматривающего одновременное создание группы подземных выработок-емкостей через буровые скважины растворением пород с использованием смешанного растворителя и отводом образующегося некондиционного (слабоминерализованного) рассола на его донасыщение в другие строящиеся подземные резервуары хранилища. Согласно предлагаемому способу растворитель получают путем смешения рассола с пресной водой, процесс растворения пород ведут с поддержанием заданных расходов воды и удаляемого кондиционного (насыщенного) рассола, отвод некондиционного (слабоминерализованного) рассола на донасыщение производят из строящегося подземного резервуара группы, имеющего наименьший объем выработки-емкости, завершение создания подземных резервуаров хранилища осуществляют последовательно, при этом по окончании сооружения одного из подземных резервуаров группы приступают к сооружению одного или нескольких следующих подземных резервуаров хранилища с одновременным введением их в группу строящихся.

Использование растворителя, получаемого смешением рассола с пресной водой, повышает скорость растворения пород и одновременно способствует наиболее полному достижению проектной формы подземного резервуара по сравнению с растворением пород более насыщенным растворителем.

Поддержание заданных расходов воды и направляемого на утилизацию кондиционного рассола позволяет сократить общий срок строительства подземного хранилища за счет обеспечения максимально возможного расхода растворителя и требуемого объема поставок рассола на рассолопотребляющее предприятие.

Отвод некондиционного (слабоминерализованного) рассола на его донасыщение из строящегося подземного резервуара группы, в процессе сооружения которого получен наименьший объем выработки-емкости, способствует наиболее рациональному ведению процесса растворения пород с одновременным созданием группы выработок-емкостей подземных резервуаров.

Последовательное завершение создания подземных резервуаров хранилища при одновременном сооружении группы выработок-емкостей подземных резервуаров позволяет в пределах этой группы формировать подземные резервуары достаточно большого объема с различными сроками окончания их строительства и вести растворение пород с поддержанием постоянными производительности рассола, направляемого на утилизацию, и подачу растворителя, что существенно упрощает управление процессом сооружения подземного хранилища в целом.

Осуществление начала строительства одного или сразу нескольких очередных подземных резервуаров хранилища по завершении сооружения одного из подземных резервуаров группы строящихся с одновременным началом сооружения очередных подземных резервуаров в режиме растворения пород для этой группы обеспечивает поддержание постоянного общего расхода пресной воды и в известной степени оптимизирует ее использование.

Предлагаемый способ сооружения подземного хранилища в растворимых породах поясняется схемами, представленными на фиг.1 и 2.

На фиг.1 изображен фрагмент общей схемы сооружения подземного хранилища, представленный в виде группы из трех одновременно сооружаемых выработок-емкостей подземных резервуаров хранилища.

На фиг.2 показан фрагмент общей схемы сооружения подземного хранилища, представленный в виде группы из трех одновременно сооружаемых выработок-емкостей подземных резервуаров хранилища в момент завершения строительства одного подземного резервуара группы и начала сооружения следующего подземного резервуара хранилища, вводимого в эту группу.

Изображения фиг.1 и 2 включают подвод воды 1 в наземный бассейн 2, в котором получают смешанный растворитель, магистраль 3 подачи растворителя и магистраль 4 отбора некондиционного рассола, строящиеся подземные резервуары 5, 6, 7, 8 хранилища с магистралью 9 для отвода кондиционного рассола.

Способ осуществляют следующим образом.

В пласте каменной соли бурят скважины, через которые в равные промежутки времени производят одновременное растворение пород для создания выработок-емкостей подземных резервуаров 5, 6 и 7, образующих группу, состоящую из трех сооружаемых подземных резервуаров хранилища (Фиг.1). В начальный период формирования этой группы пресную воду от природного источника по магистрали 1 подают в наземный бассейн 2, затем из него по магистрали 3 направляют последовательно в скважины создаваемых подземных резервуаров 5, 6, 7 для ведения одновременного растворения пород с созданием трех выработок-емкостей. Причем из выработки-емкости подземного резервуара 7, имеющей наименьший объем, некондиционный (слабоминерализованный с концентрацией менее 170 г/л хлорида натрия) рассол по магистрали 4 возвращают в наземный бассейн 2 на смешение с пресной водой, подаваемой по магистрали 1. Полученный таким образом смешанный растворитель по магистрали 3 направляют через скважины в выработки-емкости подземных резервуаров 5 и 6, где в процессе дальнейшего растворения пород происходит донасыщение растворителя. При этом образуется кондиционный (насыщенный) рассол, концентрация которого в зависимости от температуры и иных природных факторов колеблется примерно от 170 до 317 г/л хлорида натрия. Этот кондиционный рассол по магистрали 9 отбирают для утилизации рассолопотребляющим предприятием. Получая кондиционный рассол при сооружении подземного резервуара 7, часть этого рассола отводят по магистрали 9 на утилизацию, а оставшийся кондиционный рассол возвращают по магистрали 4 в наземный бассейн 2. При этом поддерживают постоянным общий объем кондиционного рассола, направляемого на утилизацию, для чего снижают расход растворителя, направляемого через скважины в выработки-емкости подземных резервуаров 5 и 6. Таким образом, при одновременном создании группы из трех выработок-емкостей подземных резервуаров 5, 6, 7 поддерживают постоянными расходы воды и отбора кондиционного рассола.

По достижении проектного объема подземного резервуара 5 его сооружение завершают с прекращением подачи растворителя по магистрали 3 и отбора кондиционного рассола по магистрали 9 (Фиг.2). В то же время приступают к сооружению следующего очередного подземного резервуара 8 хранилища, вводя его в группу строящихся подземных резервуаров 6 и 7. При этом смешанный растворитель по магистрали 3 подают в скважину, через которую ведут сооружение выработки-емкости подземного резервуара 8, а некондиционный рассол из этой выработки-емкости отбирают по магистрали 4 и направляют в наземный бассейн 2 для смешения его с пресной водой. К этому времени объем выработки-емкости подземного резервуара 7 становится достаточным для извлечения из нее кондиционного рассола, образующегося в процессе подачи смешанного растворителя. Этот кондиционный рассол также отбирают по магистрали 9 и направляют на утилизацию рассолопотребляющим предприятиям.

Помимо введения строящегося подземного резервуара 8 в группу выработок-емкостей подземных резервуаров 6, 7 возможно одновременно осуществлять начало сооружения сразу нескольких следующих подземных резервуаров хранилища (на фиг.2 не показаны), за счет чего число одновременно сооружаемых выработок-емкостей указанной группы соответственно будет увеличено. При этом общее максимальное число совместно сооружаемых выработок-емкостей в группе определяется общим заданным расходом пресной воды на создание подземного хранилища в целом.

При сохранении трех выработок-емкостей в одной группе после того, как будет завершено сооружение подземного резервуара 6, вновь приступают к строительству очередного подземного резервуара хранилища (на фиг.2 не показан) в режиме одновременного растворения пород через три скважины сооружаемых подземных резервуаров. То же самое производят по завершении строительства подземных резервуаров 7, 8 и т.д., каждый раз заменяя их в группе строящихся созданием новых очередных выработок-емкостей подземных резервуаров хранилища. Таким образом, постоянно пополняя группу одновременно сооружаемых трех или более выработок-емкостей, производя каждый раз начало сооружения новых в общем режиме растворения пород в группе, осуществляют последовательное завершение создания каждого подземного резервуара хранилища.

Пример.

При создании подземного хранилища природного газа через три пробуренные скважины в толще каменной соли одновременно ведут сооружение выработок-емкостей подземных резервуара 5, 6 и 7 с проектными объемами по 300 тысяч м³ каждый. Срок строительства одного подземного резервуара составляет около 3 лет. При этом вначале начинают строительство подземного резервуара 5, затем его сооружение продолжают в режиме совместного сооружения с выработкой-емкостью подземного резервуара 6, а еще через некоторое время одновременно с ними начинают строительство выработки-емкости подземного резервуара 7. Таким образом формируют группу из трех одновременно сооружаемых выработок-емкостей подземных резервуаров 5, 6, 7 хранилища с разными сроками начала их строительства. Расход растворителя, подаваемого в каждую выработку-емкость группы, составляет 100 м³/час. При этом пресную воду по магистрали 1 с расходом 200 м³/час подают в наземный бассейн 2, куда также направляют некондиционный (слабоминерализованный) рассол по магистрали 4 из выработки-емкости подземного резервуара 7 с расходом, равным примерно 100 м³/ч. При изменении концентрации образующегося рассола от 0 до 300 г/л концентрация смешанного растворителя составляет от 0 до 100 г/л (в среднем 50 г/л). Смешанный растворитель направляют по магистрали 3 в строящиеся подземные резервуары 5, 6 и 7 с общим расходом около 300 м³/час и с расходом по 100 м³/час в каждую выработку-емкость подземных резервуаров 5, 6, 7. Кондиционный (насыщенный) рассол из выработок-емкостей подземных резервуаров 5 и 6 по магистрали 9 направляют на рассолопотребляющее предприятие с общим расходом 200 м³/час. После образования кондиционного рассола часть его из выработки-емкости подземного резервуара 7 отбирают и направляют по магистрали 9 на утилизацию, а оставшийся рассол по магистрали 4 возвращают в наземный бассейн 2. По мере увеличения объема подземного резервуара 7 расход отбираемого из него и утилизируемого кондиционного рассола возрастает от 0 до 100 м³/час, при этом общий расход растворителя, подаваемого в выработки-емкости подземных резервуаров 5 и 6, снижается от 200 до 100 м³/ч и соответственно снижается общий расход отбираемого из них и утилизируемого рассола.

После того как полезный объем подземного резервуара 5 достигнет величины 300 тысяч м³, подачу растворителя в него прекращают и приступают к созданию выработки-емкости подземного резервуара 8 с одновременным введением ее в группу строящихся подземных резервуаров 6 и 7 (фиг.2). При этом смешанный растворитель по магистрали 3 подают в выработки-емкости подземных резервуаров 6, 7 и 8 группы с отбором из выработки-емкости подземного резервуара 8 некондиционного (слабоминерализованного) рассола, который по магистрали 4 возвращают в наземный бассейн 2. При этом кондиционный рассол отбирают из выработок-емкостей подземных резервуаров 6 и 7 и по магистрали 9 направляют потребителю для утилизации. Таким же образом поочередно завершают сооружение остальных подземных резервуаров 6, 7, 8 группы, осуществляя каждый раз начало строительства новых очередных подземных резервуаров хранилища, пополняя ими группу одновременно сооружаемых выработок-емкостей с последовательным завершением создания каждого запроектированного подземного резервуара хранилища.