Способ сооружения подземного тоннельного резервуара в свите пластов каменной соли ограниченной мощности Российский патент 2022 года по МПК B65G5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое техническое решение относится к строительству подземных резервуаров через скважины в каменной соли путем ее растворения и может быть использовано в газовой промышленности при создании подземных хранилищ и для добычи соли через скважины.

Уровень техники

Известен способ сооружения подземного тоннельного резервуара в пласте каменной соли, включающий бурение вертикально-горизонтальной скважины с выходом ее в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта, установку обсадной колонны труб в кровле пласта и технологической колонны труб, подачу растворителя и отвод рассола на земную поверхность (Патент РФ №2213032, опубл. 2003 г., МПК 7 B65G 5/00, Е21В 7/06).

Недостатком данного способа является низкая надежность подземного резервуара из-за наличия только одной эксплуатационной скважины и малый геометрический объем и вместимость сооружаемого тоннельного резервуара при строительстве в маломощных пластах.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ сооружения подземного тоннельного резервуара в пласте каменной соли ограниченной мощности, предусматривающий бурение вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин с выходом вертикально-горизонтальной скважины в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта, установку в скважинах обсадных и технологических колонн труб, сбойку скважин по соляному пласту, растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб вертикально-горизонтальной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб вертикальной скважины (Патент РФ №2258652, опубл. 20.08.2005, МПК 7 B65G 5/00, Е21В 7/06).

Недостатком данного способа является малый геометрический объем и вместимость сооружаемого тоннельного резервуара. Малый объем является следствием требования получения выработки с формой, обеспечивающей ее надежность и устойчивость в период строительства и эксплуатации резервуара; это требование необходимо в условиях, когда разрушение (обрушение) выработки может привести к потере герметичности резервуара или разрушению скважинного оборудования. Растворение соли прекращается при достижении заданных геометрических параметров тоннельного резервуара задолго до полной отработки пласта. Кроме того, необходимая форма достигается за счет применения нерастворителя, что усложняет процесс сооружения резервуара.

Раскрытие сущности изобретения

Решаемая задача заключается в увеличении геометрического объема и вместимости тоннельного резервуара при сохранении его надежности и герметичности.

В сравнении с прототипом предложенное техническое решение обладает следующими преимуществами:

- Упрощается технология сооружения подземного резервуара;

- Не требуется использование нерастворителя;

- Увеличивается геометрический объем и вместимость подземного резервуара.

Сущность предлагаемого способа заключается в использовании способа сооружения подземного тоннельного резервуара в пласте каменной соли ограниченной мощности, предусматривающего бурение вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин с выходом вертикально-горизонтальной скважины в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта, монтаж в скважинах обсадной и технологической колонн труб, установку башмака технологической колонны труб вертикально-горизонтальной скважины на выходе этой скважины в горизонтальное положение, сбойку скважин по соляному пласту, растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб вертикально-горизонтальной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб вертикальной скважины.

Предлагаемый способ может быть реализован при наличии свиты (двух и более) маломощных пластов каменной соли.

Согласно предлагаемому способу обсадные колонны труб вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин устанавливаются в кровле верхнего пласта каменной соли.

Технологические колонны труб устанавливаются в нижнем пласте каменной соли.

Отработка нижнего соляного пласта ведется до максимального обнажения его кровли. При максимальном обнажении кровли практически прекращается растворение соли, т. к. нижняя часть выработки будет прикрыта выпадающими нерастворимыми примесями, содержащимися в каменной соли, а кровля выработки сложена нерастворимыми породами. Таким образом нижний пласт отрабатывается полностью, выработка имеет максимально возможный в данных горно-геологических условиях геометрический объем, что обеспечивает максимально возможную вместимость подземного резервуара.

Установка обсадных колонн скважин в кровле верхнего пласта каменной соли обеспечивает их сохранность при возможных вывалах породы и обрушениях кровли резервуара. Наличие верхнего пласта каменной соли гарантирует герметичность подземного резервуара при возможных вывалах породы и обрушениях кровли, т. к. отложения каменной соли практически непроницаемы. В результате возможных обрушений кровли над подземным резервуаром формируется свод естественного равновесия горных пород, на котором отсутствуют растягивающие напряжения. После формирования свода естественного равновесия обрушения прекращаются, причем открытый объем подземного резервуара, равный объему извлеченной соли, не изменяется. При эксплуатации резервуара в качестве подземного хранилища газа технологические колонны извлекаются из скважин, поэтому при вывалах или обрушении кровли их обрыв или разрушение исключаются.

Краткое описание графических материалов

Предлагаемый способ сооружения тоннельного резервуара поясняется схемами на фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа сооружения подземного тоннельного резервуара в свите пластов каменной соли ограниченной мощности после сбойки скважин.

На фиг. 2 - то же после окончания процесса растворения.

На фиг. 3 представлено поперечное сечение подземного резервуара после окончания сооружения.

Изображения на фиг. 1 - 3 включают вертикальную 1 и вертикально-горизонтальную 2 скважины, вскрывшие верхний 3 и нижний 4 пласты каменной соли. которые имеют сбойку по подошве нижележащего пласта. Вертикальная скважина 1 оборудована обсадной колонной 5, установленной в кровле верхнего пласта 3, и технологической колонной 6, башмак которой установлен у подошвы нижнего пласта 4. Вертикально-горизонтальная скважина 2 оборудована обсадной колонной 7, установленной в кровле верхнего пласта 3, и технологической колонной 8, башмак которой установлен на выходе этой скважины в горизонтальное положение в нижнем пласте 4. В результате растворения образуется подземный резервуар 9.

Осуществление изобретения

Способ осуществляют следующим образом. Вначале бурят вертикальную скважину 1. Скважину оборудуют обсадной колонной 5, которую устанавливают в кровле верхнего пласта каменной соли 3, и технологической колонной 6, башмак которой устанавливают над подошвой нижнего пласта каменной соли 4. Затем бурят вертикально-горизонтальную скважину 2. Скважину оборудуют обсадной колонной 7, которую устанавливают в кровле верхнего пласта 3, и проводят далее с выходом в горизонтальное положение над подошвой пласта 4 до сбойки с вертикальной скважиной 1. Если при производстве буровых работ вертикальная 1 и вертикально-горизонтальная 2 скважины не соединились между собой, то осуществляют сбойку по соляному пласту 4 одним из известных способов, например гидроразрывом соляного пласта или растворением пород в вертикальной скважине 1 подачей воды по технологической колонне труб 6 и отбором рассола по обсадной колонне труб 5. Затем в вертикально-горизонтальной скважине 2 устанавливают технологическую колонну труб 8 так, чтобы башмак находился на выходе этой скважины в горизонтальное положение. После этого ведут растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб 8 вертикально-горизонтальной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб 6 вертикальной скважины. В результате создают подземный резервуар 9.

Пример использования. При строительстве подземного хранилища природного газа подземный резервуар 9 объемом 550 тысяч м³ сооружают в свите пластов каменной соли. Верхний пласт каменной соли 3 расположен в интервале 1155-1175 м, нижний пласт 4 - в интервале 1210-1245 м. Бурят вертикальную скважину 1 и устанавливают обсадную колонну труб 5 в кровле верхнего пласта 3 на глубине 1155 м. Затем продолжают бурение скважины 1 до подошвы пласта каменной соли 4 и устанавливают технологическую колонну 6 на глубине 1244,5 м. Бурят вертикально-горизонтальную скважину 2 и устанавливают обсадную колонну труб 5 в кровле верхнего пласта 3 на глубине 1155 м. Затем продолжают бурение скважины 2 до сбойки со скважиной 1 над подошвой нижнего пласта 4. Для обеспечения сбойки расширяют скважину 1 в нижней части путем растворения соли, для чего подают воду по технологической колонне 6 и отбирают рассол по обсадной колонне 5. Затем устанавливают в вертикально-горизонтальной скважине 2 технологическую колонну труб 8 таким образом, чтобы башмак находился на выходе этой скважины в горизонтальное положение над подошвой пласта 4. Расстояние между башмаками технологических колонн около 300 м. После этого подают воду в технологическую колонну труб 8 и отбирают образующийся рассол по технологической колонне 6. После выноса на поверхность с рассолом около 1005 тысяч т соли образуется тоннельный подземный резервуар 9 с геометрическим объемом 550 тысяч м³.

Изобретение относится к строительству подземных резервуаров. Способ сооружения подземного тоннельного резервуара в свите пластов каменной соли ограниченной мощности предусматривает бурение вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин, установку в скважинах обсадных и технологических колонн труб, сбойку скважин по соляному пласту, растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб вертикально-горизонтальной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб вертикальной скважины. Вертикально-горизонтальная скважина выходит в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта. Обсадные колонны труб вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин устанавливают в кровле верхнего пласта каменной соли. Башмак технологической колонны труб вертикальной скважины устанавливают вблизи подошвы нижнего пласта каменной соли. Башмак технологической колонны труб вертикально-горизонтальной скважины устанавливают на выходе этой скважины в нижнем пласте. Растворение пород нижнего пласта каменной соли подачей воды ведут до максимального обнажения кровли пласта. Верхний пласт каменной соли не отрабатывается. Достигается увеличение геометрического объема и вместимости тоннельного резервуара при сохранении его надежности и герметичности. 3 ил.

Способ сооружения подземного тоннельного резервуара в свите пластов каменной соли ограниченной мощности, предусматривающий бурение вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин с выходом вертикально-горизонтальной скважины в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта, установку в скважинах обсадных и технологических колонн труб, сбойку скважин по соляному пласту, растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб вертикально-горизонтальной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб вертикальной скважины, отличающийся тем, что обсадные колонны труб вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин устанавливают в кровле верхнего пласта каменной соли, башмак технологической колонны труб вертикальной скважины устанавливают вблизи подошвы нижнего пласта каменной соли, башмак технологической колонны труб вертикально-горизонтальной скважины устанавливают на выходе этой скважины в нижнем пласте, а растворение пород нижнего пласта каменной соли подачей воды ведут до максимального обнажения кровли пласта, причем верхний пласт каменной соли не отрабатывается.