Файл: Рачевский, Б. С. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов.pdf

почти вдвое больше пресной воды но сравнению с нагнетанием «сверху вниз».

В результате размыва «снизу вверх» при расходах воды 63,6— 159 м3/ч образуется цилиндрическая каверна (рис. 78).

Для выщелачивания 1 м3 подземной емкости потребовалось в среднем 14 м3 воды при схеме «снизу вверх», т. е. для размыва емко­ сти объемом порядка 16 000 м3 потребовалось около 5 месяцев при расходе воды 64 м3/ч.

Сооружение подземных емкостей галерейного типа

Многие месторождения каменной соли, расположенные в местах, где необходимо сооружать емкости для сжиженного газа, имеют пласты небольшой мощности (10—30 м).

В пластах небольшой мощности создание емкости через вер­ тикальную скважину экономически неоправдано, так как полу­ чается камера небольшого объема при дорогой скважине. Для таких условий заложения емкости разработана схема выщелачивания через наклонно направленную скважину, причем ее необсаженная часть проходит по пласту соли в непосредственной близости от подошвы пласта.

При строительстве емкостей по этому способу бурят наклонную скважину с выходом на горизонталь по возможности в нижней части пласта. Затем скважину обсаживают трубами. Обсадные трубы тампо­ нируют с образованием замка у начала обсадной колонны. В сква­ жину до забоя спускают эксплуатационную колонну труб мень­ шего диаметра. Во время выщелачивания по этой колонне подают в скважину воду, а по межтрубному пространству отбирают рассол. Размыв галерейной емкости осуществляется по двум схемам. По пер­ вой схеме размыв осуществляется захватками, причем вода в началь­ ной стадии подается в забой. В результате разности плотности воды и рассола после насыщения воды солью рассол опускается вниз,

ановые порции воды поднимаются вверх. Времени пребывания воды

взабое недостаточно для полного насыщения, и поэтому образуется слабый рассол, который донасыщается при движении вдоль скважины. Сначала соль вокруг трубы размывается равномерно во все стороны,

затем постепенно нарастает тенденция развития камеры вверх, и в результате камера приобретает конечную форму.

После размыва первой захватки эксплуатационная труба под­ нимается из скважины на заданную величину, укорачивается гори­ зонтальный участок и начинается размыв следующей захватки.

По второй схеме производится размыв одновременно на всю длину галерейной емкости. Горизонтальная часть эксплуатационной трубы имеет через определенные интервалы отверстия для подачи воды в скважину. Объем и напор подаваемой воды регулируется размерами отверстий. На рис. 79 изображена схема размыва емко­ сти галерейного типа.

162

Создание емкости в тонком пласте сопряжено с определенными трудностями. Породы, вмещающие пласт соли, могут быть пори­ стыми, и камера, созданная в таких условиях, даже при частично обнаженных потолочине и подошве пласта может оказаться негер­ метичной. Поэтому емкость необходимо расположить так, чтобы между ней и вмещающими породами оставались 2—3-метровые це­ лики соли.

Ниже необсаженной части скважины, как показали исследова­ ния [8], соль не растворяется, в связи с чем создание нижнего це-

Вода

Рис. 79. Схема выщелачивания подземной емкости галерейного типа:

1 — пласт соли; 2 — вмещающие породы; 3 — рабочая колонна отбора рассола; 4 — водоподающая колонна труб; 5 , 6 — камера, образованная выщелачиванием (первая захватка); 7 — первоначальная скважина; 8 — промежуточное положение

водоподающей колонны труб

лика соли обусловливается только точностью проходки необсажен­ ной части ствола на строго определенном расстоянии от подошвы пласта. Контроль за бурением скважины в отложениях соли радио­ активный.

При необходимости строительства в пластах каменной соли емко­ стей большого объема из одного ствола проходят несколько горизон­ тальных скважин, вокруг каждой из них размывается емкость галерейного типа.

Струйный метод размыва подземных емкостей

Водоструйный способ размыва, основанный на использовании гидродинамических свойств водяных струй при растворении соли, значительно интенсифицирует процесс и повышает надежность упра­ вления формообразованием емкости. Размыв осуществляется мето­ дом орошения стенок камеры струями воды. Сначала обычными

способами проходится скважина, в нее спускается колонна рабочих труб: внешняя — водоподающая, внутренняя —- рассолоподъемная.

Вода подается через серию насадок, расположенных на внешней рабочей колонне в скважине в пределах интервала глубины зало­ жения емкости. Колонне придается медленное вращательное дви­ жение, благодаря которому каждая струя воды равномерно рас­ творяет соль по всей окружности камеры. Образующийся рассол стекает в ее нижнюю часть. Количество рассола примерно соответст­ вует объему подаваемой па размыв воды. На поверхность земли рас­ сол может подаваться гидроэлеватором, эрлифтом, погружным электронасосом или вытесняться сжатым воздухом.

Рис. 80. Схема струйного метода размыва подзем­ ных емкостей с отбором рассола сжатым воздухом:

1, 2 , 3 , 4 — отверстия диаметром 5—10 мм

Представляет интерес безнасосный способ отбора рассола из камеры при помощи сжатого воздуха (рис. 80). В скважину опу­ щены две соосно расположенные колонны труб, в нижней части изолированные глухой перемычкой. По межтрубному пространству вода через насадки подается на размыв, а образующийся в нижней части камеры рассол сжатым воздухом вытесняется по центральной колонне на поверхность земли. Давление сжатого воздуха в камере определяется с учетом глубины отбора рассола, его плотности и гид­ равлических сопротивлений в рассолоподъемной колонне труб.

Безнасосная схема имеет ряд преимуществ:

одновременно с процессом размыва каменной соли емкость про­ веряется на герметичность сжатым воздухом;

диаметр скважины и труб для ее обсадки не зависит от габарит­ ных размеров погружных насосов, а определяется условиями и режи­ мом эксплуатации емкости;

164

благодаря отверстиям 1, 2, 3, 4 (рис. 80) в нижней части рассоло­ подъемной колонны уровень рассола в камере автоматически поддер­ живается на заданной отметке или в нужных пределах его изме­ нения;

давление воды при подходе к насадкам можно регулировать. Уровень рассола изменяется в основном в результате увеличения объема камеры при размыве каменной соли и возможных утечках сжатого воздуха (в обоих случаях уровень рассола несколько повы­ сится), а также в результате изменения концентрации рассола, например по причине неоднородности свойств массива соли. При закачке сжатого воздуха в камеру уровень рассола пони­

жается.

Если принять во внимание, что рассол отбирается из нижней части камеры, то некоторое его увеличение в ней (повышение уровня)

в камере хотя и определяется заранее, но жестко не ограничивается. Это очень важно, так как в данном случае подкачку сжатого воз­ духа в скважину можно производить дискретными порциями и, сле­ довательно, без частого пуска компрессора.

Более жестко ограничивается нижний предел изменения уровня рассола в камере во время работы компрессора. Во избежание быст­ рого сброса большого количества сжатого воздуха через башмак рассолоподъемной колонны нельзя допускать понижения зеркала рассола до отметки входа его в эту колонну. Для предупреждения этого на нижнем конце колонны, выше башмака и в пределах той ее части, которая нормально находится в рассоле, на расстоянии 15— 20 см делают отверстия. При понижении уровня рассола откроется отверстие 1 (см. рис. 80), через которое постепенно будет сбрасы­ ваться лишний сжатый воздух, его давление в камере снизится. Если же одно отверстие окажется недостаточно, то откроются отвер­ стия 2, 3 и 4. При этом быстрого сброса воздуха из камеры не про­ изойдет.

При отборе рассола погружными насосами давление воды у наса­ док складывается из напора на устье скважины и гидростатического напора в зависимости от отметки насадки с учетом потерь в трубах. При большой глубине (300 м) давление воды у насадок значительное,

иего уменьшение связано с техническими трудностями. В случае применения безнасосной схемы отбора рассола гидростатический напор воды снимается противодавлением сжатого воздуха в камере

ирегулирование давления воды осуществляется непосредственно на устье скважины.

Опытным путем установлено [55], что наиболее рациональное расстояние между соседними насадками, при котором обеспечивается сплошной размыв стенки камеры, в зависимости от угла наклона оси насадки к оси скважины, составляет 0,5—1,5 м. Расстояние между насадками зависит также от того, как струя при размыве подходит к стенке камеры. В начале размыва, т. е. при еще малых

165

этому объемы соли, подлежащей растворению, будут не одинаковы: в верхней части меньше, в нижней — больше. Соответственно этому следует распределять и подачу воды на размыв.

Частично это обеспечивается увеличением расхода через нижние насадки по сравнению с верхними и дополнительным размывом сте­ нок камеры стекающим вниз рассолом. Установлено, что на каждом метре стекания концентрация рассола повышается на 20—30 г/л.

Таким образом, даже при одинаковом расстоянии между насад­ ками по вертикали существуют условия для дифференцированного

166