Файл: Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 1
Вдальнейшем размыв должен привести к образованию формы, близкой к противоточной. В данном случае перевернутый конус должен иметь несколько большее нижнее основание.
Впрактике рассолодобычи и создания подземных емкостей встречаются комбинации вышеназванных методов.
Следует заметить, что, несмотря на серьезные дефекты прямо точного и противоточного методов подземного выщелачивания, они все же отличаются предельной простотой схемы наземных обустройств, а также характеризуются невысокими расходам^ металла в результате двухколонной системы скважин. При неко торых условиях создания подземных емкостей не исключается возможность их применения. В частности, в практике США метод противотока находит широкое применение в тех случаях, когда кровля соляного пласта или купола слагается прочными и непро ницаемыми породами, а также при наличии в соляном пласте нерастворимых пропластков.
ПОДЗЕМНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ КАМЕННОЙ СОЛИ С ГИДРОВРУБОМ
Опыт рассолодобычи в различных месторождениях соли пока зывает, что сроки нормальной эксплуатации скважин при прямо точном и противоточном методах зависят от степени чистоты вы щелачиваемой каменной соли.
Включения пустой породы и ангидридов, в изобилии встречаю щиеся в пластах и куполах некоторых месторождений каменной соли, покрывают пологие поверхности контакта плотной прослой кой, замедляя и иногда прекращая процесс растворения.
Таким образом, пока стенки камеры (коническая поверхность при противоточном выщелачивании) имеют достаточный уклон для соскальзывания нерастворимых частиц, выщелачивание идет нормально. С этой точки зрения для стабильного процесса вы щелачивания, обеспечивающего длительную и устойчивую экс плуатацию, целесообразно было бы располагать поверхности растворения под углом к горизонту в пределах от 90 до 180°.
Кроме того, доказано, что скорость растворения достигает своего максимума при расположении поверхности под углом 180° к горизонту. Таким образом, объективно установлено, что наи выгоднейшей поверхностью растворения каменной соли является кровля подземной камеры. Отсюда и вытекает тенденция техно логии добычи рассола в максимальном обнажении кровли ка меры для нужд производительного растворения.
Производство самого гидровруба и служит этой задаче, яв ляясь подготовительным этапом перед постановкой рациональ ной технологии подземного выщелачивания каменной соли.
Поскольку гидровруб является необходимым элементом почти всех управляемых процессов, излагаемых ниже и пригодных для создания подземных хранилищ жидких углеводородных газов, рассмотрим его подробнее.
На рис. 46 показана схема обустройства скважины для произ водства гидровруба по методу Трэмпа.
Сущность его заключается в следующем: первоначально искус
ственно создают условия для поддержания |
растворяющей воды |
|
на постоянном уровне с целью |
максимального развития камеры |
|
в горизонтальном направлении, |
чтобы в дальнейшем обеспечить |
|
максимальную поверхность горизонтальной |
кровли. |
|
Выход рассола^ |
|
Рассол |
Вода и боздух |
|
|
Рис. |
46. Подземное |
выщелачи |
Рис. |
47. Подземное |
выщелачи |
||||||
вание |
гидровруба |
по |
схеме |
вание |
гидровруба |
с |
применени |
||||
Трэмпа: |
|
|
|
ем жидких углеводородов |
в |
ка |
|||||
/ — обсадная |
колонна; |
2 — затруб- |
честве нерастворителей: |
|
|
||||||
ный тампонаж; 3— колонна для по |
1 — рассолоподъемная |
колонна; |
2 — |
||||||||
дачи водовоздушной смеси; |
4 — рас- |
||||||||||
затрубный тампонаж; |
3— наружная |
||||||||||
солоподъемная колонна; |
5 —камера |
||||||||||
колонна (обсадная |
труба); |
4 — ко |
|||||||||
гидровруба; |
б — направление раз |
||||||||||
лонна |
для подачи |
и отбора нерас |
|||||||||
мыва |
при |
последующей |
эксплуа |
||||||||
творителя; 5 — камера |
гидровруба; |
||||||||||
тации; |
7— воздушный патрубок; 8— |
||||||||||
6 — слой нерастворителя. |
|
|
|||||||||
дифференциальный воздушный кла- |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Для этого в камеру одновременно с водой вводят нераствори тель, в данном случае сжатый воздух, прикрывающий кровлю камеры на этапе создания вруба, т. е. во время развития камеры в горизонтальном направлении. Количество подаваемого сжатого воздуха устанавливают из расчета создания его избытка над количеством, растворимым в данном объеме рассола. Таким об разом, создается изолирующий слой воздуха, регулируемый и поддерживаемый на всем протяжении этапа гидровруба. Высота вруба 1—1,5 м. Диаметр его выбирают в зависимости от предпо лагаемого объема камеры.
Как видно из рисунка, конструкция скважины при производ стве гидровруба по методу Трэмпа выглядит следующим образом.
Наружную (обсадную) колонну / опускают несколько ниже кровли соляного пласта и тампонируют цементом. Колонна для подачи водовоздушной смеси 3 является висячей, нижний ее ко нец не достигает забоя скважины на 2—3 м (это и есть высота вруба). Рассолоподъемную колонну 4 опускают до самого забоя скважины (также свободно подвешивают в устье скважины). Нижний конец воздушного патрубка 7 устанавливается на уровне нижнего торца обсадной трубы.
По мере подачи по колонне 3 воды и воздуха последний запол няет пространство между колоннами / и 3 и патрубок 7. На этапе, соответствующем открытию клапана 8, избыток воздуха, поступающий из патрубка 7, имеет свободный выход на поверх ность вместе с потоком покидающего скважину рассола (по ко лонне 4).
Таким образом, ввиду равенства давлений в обеих ветвях воз душного тракта уровень воздуха устанавливается на глубине, соответствующей нижним обрезам труб 1 и 7.
Если несколько прикрыть дифференциальный клапан, то бла годаря его сопротивлению перед ним создается подпор, который заставляет воздух, находящийся в межтрубье колонн /—3 и ка мере гидровруба, снизить свой уровень. Обратная операция, т. е. постепенное открытие клапана, приводит к соответствующему повышению уровня воздуха. Таким образом, простой регулиров кой с поверхности можно обеспечивать любую заданную высоту гидровруба.
Создание камеры гидровруба является начальным этапом под земного выщелачивания, после которого предполагается нор мальное ведение процесса снизу вверх. Управление процессом с поверхности приводит к постепенному образованию цилиндри ческой камеры с диаметром, соответствующим начальной камере гидровруба.
Советскими учеными разработана система создания гидро вруба с применением в качестве нерастворителей различных ви дов нефтепродуктов (нефти, жидких углеводородных газов и др.).
Здесь использована имеющая место разница между удельным весом нефтепродуктов, с одной стороны, и обычными средами подземного выщелачивания (водой и рассолом), с другой. На этапе проведения гидровруба более легкий нефтепродукт созда ет инертную прослойку между водой и кровлей камеры, препят ствуя растворению последней. На рис. 47 показана схема кон струкции скважины для осуществления гидровруба по данному методу.
Месторождение соли вскрывается буровой скважиной с на ружным диаметром 10—14". После того как скважина пересекла толщу покрывающих пород и углубилась в соляной пласт на за данную глубину устанавливают и герметично тампонируют на-
ружную |
колонну |
из обсадных |
труб. Затем скважину |
углубляют |
и оборудуют водоподводящей |
и рассолоподъемной |
колоннами, |
||
которые |
доводят |
почти до ее |
забоя. Во время размыва вруба |
в трубу 3 подают нерастворитель, предохраняющий кровлю ка меры и обеспечивающий ее радиальное развитие.
По окончании сооружения гидровруба большая часть нерас творителя (60—70%) возвращается на дневную поверхность; при этом значительная часть кровли камеры обнажается и начинает растворяться. По данным эксплуатации оставшееся в камере небольшое количество нефти способствует автоматическому ба лансированию растворения кровли и поддержанию ее горизон тальности.
При сопоставлении двух изложенных методов подземного раз мыва каменной соли с гидроврубом выявляются их характерные недостатки и преимущества:
упрощенное решение проблемы подачи нерастворителя, исклю чающее потребность в довольно громоздкой и энергоемкой си стеме питающего воздуха, дает известные преимущества второй схеме (рис. 47) перед первой (рис. 46);
вторая схема характеризуется более простой конструкцией
скважины; |
|
|
|
при рациональной конструкции |
дифференциального |
клапана |
|
в схеме Трэмпа процесс создания |
гидровруба управляем |
более |
|
надежно, чем во второй схеме; |
|
|
|
для перехода на режим нормальной эксплуатации (для |
полу |
||
чения рассола либо для создания заданной емкости) |
|
первая |
|
схема более удобна, так как исключает необходимость |
в |
перио |
дическом демонтаже и подъеме водоподающей колонны; в первой схеме весьма заманчивой является возможность сни
жения энергетических затрат |
на вытеснение из камеры рассола |
с помощью эффекта эрлифта. |
|
Анализируя перспективы использования для создания подзем ных емкостей метода гидровруба в его классическом виде, сле дует указать на следующее.
Из-за малой скорости растворения вертикальных стенок ка меры процесс создания вруба протекает весьма медленно. На пример, для создания камеры высотой 1,5 м и диаметром 10 м необходим непрерывный размыв на протяжении 40 суток.
Основным недостатком метода гидровруба является необхо димость поддержания строгой горизонтальности потолка камеры. При этом, во-первых, ограничивается площадь размыва, а, сле довательно, и производительность, во-вторых, возникает опас ность обрушения потолочины.
Практика показала, что нерастворимые включения, которые часто встречаются в виде линз или наклонных пропластков, обру шиваются неравномерно по площади кровли камеры, в резуль тате чего иногда нерастворитель собирается в одном месте и дальнейший размыв камеры происходит по противоточной си-
стеме. При этом резко (почти в два раза) падает производитель ность размыва емкости.
Таким образом, по окончании этапа гидровруба при выщела чивании каменных солей, сильно загрязненных посторонними включениями, может усложниться управление процессом. В связи с этим, в настоящее время отказываются от выщелачивания ме тодом чистого гидровруба, включая его как элемент в другие технологические процессы.
СТУПЕНЧАТОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ КАМЕННОЙ СОЛИ
Данный метод подземного выщелачивания может быть ус пешно применен даже на месторождениях с весьма сильным за грязнением каменной соли, содержащей до 30% нерастворимых примесей.
На рис. 48 показана схема проведения процесса подземного ступенчатого выщелачивания каменной соли. В данном случае скважину оборудуют аналогично скважинедля создания гидровруба, но ее оголовок снабжают
^Неддстборитель специальным направляющим ап паратом, позволяющим осущест
вить независимое перемещение водоподающей и рассолоподъемной колонн.
После размыва вруба малого диаметра рассолоподъемная и водОподающая колонны труб подни маются на одну ступень, и размыв продолжается, пока не будет до стигнуто заранее заданное отно шение высоты ступени к радиусу размыва (например, в случае вы-
Рис. 48. Ступенчатое выщелачивание ка
менной соли: |
|
|
|
|
Hi — |
высота активной зоны; Я 2 |
— |
высота |
зо |
ны |
консервации; h — конечная |
высота |
зоны |
|
формирования; й — высота ступени |
выщелачи |
|||
вания. |
|
|
|
щелачивания сильно загрязненной соли порядка 1 : 1 , 5 — 1 : 2 ) , после чего водоподающая колонна труб поднимается на следую щую ступень. В результате вруб, образованный ступенчатым вы щелачиванием, имеет форму конуса, обращенного вершиной вниз, с заданным отношением высоты к радиусу основания.