Файл: Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ.pdf

удается полностью снять глинистую корку механическим спосо­ бом, применяют химические методы.

Формирование цементного камня в значительной степени зави­ сит от правильного выбора водоцементного фактора, который не должен превышать 0,5.

Однородность цементного камня в затрубном пространстве определяется в. основном равномерным замещением глинистого раствора цементным при оптимальных скоростях восходящего потока. Как показывает практика, для качественного цементиро­ вания скорость восходящего потока должна приниматься не ме­ нее 1,5 м/сек.

На процесс замещения глинистого раствора цементным зна­ чительное влияние оказывает разность удельных весов этих рас­ творов, которая должна быть не менее 0,5 г/см3.

Для обеспечения равномерной толщины цементного кольца по всей высоте колонны через каждые две-три трубы устанавливают центрирующие пружинные фонари. Цементный раствор, как пра­ вило, поднимают до устья. Герметичность цементажа скважины проверяют после разбуривания цементной пробки.

Испытательное давление на уровне башмака обсадной ко­ лонны принимают равным давлению горных пород от поверхно­ сти до уровня башмака или в среднем 0,23—0,35 кГ/см2 на каж­ дый метр глубины скважины.

Рекомендуемое время выдерживания скважины (перед испы­ танием) после цементации составляет 2 4 — 4 8 ч. Давление рас­ сола при проверке на герметичность может быть определено по формуле

Колонна считается герметичной, если в течение 3 0 мин падение давления не превышает 2 % от испытательного. Только после проверки герметичности скважины соляной пласт бурят в интер­ вале, принятом для размещения емкости.

Во время бурения изучают прочность и проницаемость всех нерастворимых пропластков.

Для этого отбирают керн и проводят электро- и гамма-каро­ таж, причем выбирают наиболее чистые пласты соли, хорошо рас­ творимые в воде; изучают анизотропию соляного пласта и харак­ тер напластований с целью выявления возможного характера размыва подземной камеры и ее симметрии. Это особенно важно для определения максимального диаметра подземных камер и расстояний между скважинами (междукамерных целиков).

После того как скважину пробурят до проектной отметки, ее вновь испытывают на герметичность. При этом испытывают соб-

ственно непроницаемость соляной толщи. Целесообразно и эти испытания проводить продуктом, который подлежит хранению, или воздухом.

Поэтапные испытания позволяют точно устанавливать нару­ шение герметичности отдельных элементов колонны обсадных труб или тампонажа скважины, а также непроницаемость рабо­ чей толщи.

симальных значений у оголовка скважины и снижается с увеличе­ нием глубины. Его эпюра представляет собой прямоугольный тре­ угольник с основанием вверху.

В период эксплуатации перепад давлений достигает макси­ мального значения, когда уровень продукта, хранимого в емко­ сти, находится у башмака рабочей колонны. В связи с этим необ­ ходима тщательная герметизация стыков рабочей колонны.

§ 5. Выбор метода сооружения (размыва)

подземных емкостей в соляных формациях

Процесс выщелачивания каменной соли через буровые сква­ жины уже более 50 лет широко применяется в отраслях химиче­ ской промышленности, потребляющих в качестве сырья концен­ трированный раствор соли.

стоит в следующем.

Общая принципиальная схема подземного выщелачивания соЗалежь соли вскрывают буровой скважиной. Затем в скважине устанавливают обсадную трубу и опускают висячую колонну труб меньшего диаметра. Подача по межтрубному пространству воды под давлением приводит к выщелачиванию (растворению) ка­ менной соли, и рассол поднимается по центральной трубе малого диаметра (процесс может проходить в противоположном направ­

лении: центральная труба — межтрубное пространство). Возможность производить разработку месторождений соли,

залегающих на значительных глубинах, труднодоступных для вскрытия обычными горнопромышленными методами, и исклю­ чительная экономичность подземного выщелачивания обеспечили ему весьма широкое распространение.

Недостатком этого метода с точки зрения рассолопромысловой практики является образование огромных подземных камер, ко­ торые в конечном счете могут вызвать оседание и обрушение дневной поверхности. При управлении процессом и подчинении его целевому назначению (создание подземной емкости рацио­ нальной геометрической формы и ограниченного объема) данная технология строительства может быть с успехом использована

втехнике хранения жидких углеводородных газов.

Взависимости от местных условий, требуемой интенсивности растворения, а также целевого назначения процесса могут быть применены различные технологические схемы подземного выще­ лачивания. Рассмотрим эти схемы с точки зрения их использова­ ния для нужд строительства подземных хранилищ жидких угле­ водородов.

ПРОТИВОТОЧНЫЙ И ПРЯМОТОЧНЫЙ МЕТОДЫ

Скважину бурят на глубину, заданную в толще соляного пла­ ста, и обсаживают трубами. В целях плотной изоляции сква­ жины от проникновения вод, содержащихся в покрывающих по­ родах, производят тщательный тампонаж обсадных труб.

После испытания скважины на герметичность в нее опускают колонну труб меньшего диаметра, которая свободно висит на устье основной (крепежной) колонны, не достигая своим ниж­ ним торцом забоя скважины (расстояние 2—3 м).

Эксплуатация скважин по методу противотока заключается в том, что воду с дневной поверхности нагнетают в межтрубное пространство, откуда она достигает забоя и растворяет соляной пласт; рассол поднимается на поверхность через центральную колонну труб.

Избыточное давление воды должно быть достаточным для преодоления гидравлических потерь на трение в трубах и меж­ трубном пространстве, а также гидростатического противодавле­ ния, определяемого разностью удельных весов воды и рассола.

Основной дефект протйвоточной системы заключается в форме, которую приобретает вымываемая полость (камера выщелачи­ вания).

Типичная камера выщелачивания каменной соли при протйво­

Концентрация солей вниз по вертикали распределяется по воз­ растающему закону; таким обра­ зом, в верхней части камеры кон­ центрация солей близка к нулю, и раствор является наиболее ак­ тивным растворителем. В нижней же части камеры, где концентра-

Рис. 45. Подземное выщелачивание ка­ менной соли противоточным методом:

ция соли близка к насыщению, растворение фактически прекра­ щается.

Такое резкое увеличение кровли камеры, не обладающей до­ статочной механической прочностью, может привести к ее обру­ шению при необходимости создания значительного объема под­ земной емкости.

Кроме того, противоточная эксплуатация характеризуется до­ вольно низкой производительностью выщелачивания (10—15 мъ\ч рассола).

Прямоточный метод подземного выщелачивания отличается от описанного выше противоположным направлением основных потоков: вода подается по центральной колонне труб, а рассол вытесняется по межтрубному пространству. Для этой схемы ха­ рактерной является начальная форма камеры. В связи с подачей свежей воды непосредственно к забою скважины наиболее ин­ тенсивно камера будет разиваться в нижней зоне с постепенным уменьшением ее диаметра по высоте. Таким образом, первому этапу прямоточного выщелачивания свойственна грушевидная форма камеры.