Способ сооружения двухъярусного подземного резервуара в пласте каменной соли Российский патент 2024 года по МПК B65G5/00 E21F17/16 E21B43/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое техническое решение относится к строительству подземных резервуаров, создаваемых подземным растворением через буровые скважины, для хранения жидких и газообразных веществ в растворимых непроницаемых породах, где пласты этих пород переслаиваются с пропластками нерастворимых пород. Предлагаемое техническое решение может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности при создании подземных хранилищ жидкостей и газов, а также для добычи соли через буровые скважины.

Уровень техники

Известен способ сооружения подземного резервуара в каменной соли, когда пласты соли разделены пропластком нерастворимых пород. В известном способе бурят скважину до подошвы нижней выработки и устанавливают обсадную колонну над кровлей верхней выработки. Спускают две коаксиально расположенные колонны труб и осуществляют создание выработок над и под пропластком с обнажением подошвы и кровли пропластка путем подачи растворителя по одной из коаксиально расположенных колонн и отбора рассола по другой колонне. Затем в скважине устанавливают перегородку, герметично изолирующую подошву пропластка от его кровли, и создают перепад давлений, достаточный по величине для обрушения пропластка нерастворимых пород, в результате чего появляется возможность спуска колонн в нижнюю выработку для отбора рассола при переводе подземного резервуара в эксплуатацию (Патент РФ N 2166081, МПК. 21В 43/28, B65G 5/00).

Недостатком способа является невозможность его применения при наличии мощных прочных пропластков, которые невозможно обрушить путем создания перепада давления над и под пропластком.

Наиболее близким к предлагаемому способу является известный способ создания подземного резервуара в каменной соли, состоящего из двух выработок, расположенных на разной глубине, имеющих между собой гидравлическую связь и созданных через одну скважину. Способ включает монтаж в скважине обсадной, внешней и внутренней подвесных рабочих колонн труб, растворение пород подачей воды через одну из рабочих колонн труб с отбором рассола по другой рабочей колонне труб, создание сначала нижней в нижнем пласте, затем верхней в верхнем пласте выработок. Крепление обсадной колонны осуществляют поинтервально: от кровли нижней выработки до подошвы верхней выработки и от кровли верхней выработки до земной поверхности. Обсадную колонну перфорируют определенным образом в интервале заложения верхней выработки. Управление процессом сооружения ведут закачкой нерастворителя в межтрубное пространство обсадной и внешней подвесной колонной. В известном способе обсадная колонна служит направляющей для обеспечения возможности перемещения подвесных колонн от земной поверхности до подошвы нижней выработки. (В.А. Мазуров "Подземные газонефтехранилища в отложениях каменной соли". М., "Недра", 1982, с. 116-118).

Недостатком способа является сложная технология крепления обсадной колонны, закрепляемой поинтервально от кровли нижней выработки до подошвы верхней и от кровли верхней выработки до земной поверхности, причем требуется, чтобы затрубное пространство обсадной колонны в интервале заложения верхней выработки было свободно от цементного раствора, а обсадная колонна в верхней и нижней части этого интервала перфорируется. Кроме того, растворение соли при создании верхней выработки ведется путем подачи воды и отбора рассола через перфорационные отверстия в нижней части обсадной колонны, что осложняет процесс массообмена, снижает скорость растворения и значительно уменьшает концентрацию соли в получаемом рассоле. Кроме того, при наличии нерастворимых примесей в каменной соли в интервале заложения верхней выработки перфорационные отверстия в нижней части обсадной колонны зашламовываются, что приводит к снижению интенсивности массообмена и растворения соли, а также может вызвать прекращение циркуляции и необходимость проведения мероприятий по ликвидации аварии.

Раскрытие сущности изобретения

Решаемая задача заключается в повышении эффективности сооружения подземного резервуара в пластах каменной соли, состоящего из двух выработок, созданных через одну скважину, расположенных на разной глубине.

В сравнении с прототипом предложенное техническое решение имеет следующие преимущества:

- упрощение технологии крепления обсадной колонны, т.к. не требуется ее цементирование поинтервально от кровли нижней выработки до подошвы верхней и от кровли верхней выработки до земной поверхности;

- обеспечение свободного спуска подвесных колонн и другого оборудования в нижнюю выработку без установки обсадной колонны от кровли нижней выработки до подошвы верхней выработки;

- ускорение процесса создания подземного резервуара;

- обеспечение надежности и непрерывности технологического процесса создания резервуара за счет обеспечения возможности спуска подвесных колонн в нижнюю выработку.

Сущность предлагаемого способа заключается в использовании способа сооружения подземного резервуара в пластах каменной соли, состоящего из двух выработок, расположенных на разной глубине в верхнем и нижнем пласте и разделенных пропластком нерастворимых пород, имеющих между собой гидравлическую связь и созданных через одну скважину, предусматривающего монтаж в скважине обсадной, внешней и внутренней подвесных рабочих колонн труб, закачку нерастворителя, растворение пород подачей воды через одну из рабочих колонн труб с отбором рассола по другой рабочей колонне труб, создание выработок сначала нижней в нижнем пласте, затем верхней в верхнем пласте.

Согласно предлагаемому способу, бурят скважину до отметки дна нижней выработки. Устанавливают и цементируют обсадную колонну выше отметки кровли верхней выработки.

Устанавливают в скважину в интервал, соответствующий нижней выработке, рабочую колонну труб, состоящую из двух соосно расположенных подвесных колонн. В межтрубное пространство обсадной и внешней подвесной колонн закачивают нерастворитель. По одной из рабочих колонн закачивают воду, а по другой отбирают рассол и создают нижнюю выработку. Затем рабочие колонны поднимают в интервал заложения верхней выработки и создают верхнюю выработку.

После этого проводят операцию по обеспечению возможности спуска подвесной колонны в нижнюю выработку, так как спуск колонны труб в нее после отработки верхней выработки весьма маловероятен. Причина этого заключается в том, что в процессе бурения траектория скважины искривляется и имеет, как правило, форму спирали. В то же время траектория спускаемой в выработку колонны труб определяется следующими факторами: углом отклонения скважины от вертикали вблизи башмака обсадной колонны, диаметром, толщиной и длиной, т.е. жесткостью труб. Поэтому совпадение точек входа в пропласток нерастворимых пород бурового снаряда и подвесной колонны, как показывает практика, практически невозможен.

Для этого поднимают рабочие колонны труб и спускают в скважину колонну труб до посадки на пропласток нерастворимых пород, причем трубы в интервале заложения верхней выработки предварительно перфорируют. Затем спускают в скважину колонну труб с установленным на ней винтовым забойным двигателем до пропластка нерастворимых пород, после чего разбуривают пропласток и поднимают колонну труб на поверхность. Перфорированная колонна труб служит направляющей при последующем спуске колонн труб в нижнюю выработку. Перфорация трубы нужна для обеспечения вытеснения рассола из верхней выработки в нижнюю при закачке хранимого продукта в том случае, если отверстие в пропластке, образовавшееся при бурении скважины, закрыто обрушившейся породой. После этого опускают в скважину до дна нижней выработки в проектное положение колонну труб, предназначенную для отбора рассола при заполнении подземного резервуара хранимым продуктом.

Краткое описание графических материалов

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

На фиг. 1 приведена схема после спуска перфорированной колонны труб до посадки на пропласток нерастворимых пород.

На фиг. 2 приведена схема после разбуривания пропластка нерастворимых пород.

На фиг. 3 приведена схема после спуска колонны труб, предназначенной для отбора рассола, в проектное положение ко дну нижней выработки.

Изображения на фиг. 1, 2 и 3 включают верхний 1 и нижний 2 пласты каменной соли и пропласток нерастворимых пород 3. Пробурена скважина 4, оборудованная обсадной колонной 5. В результате строительства сооружена выработка 6 в верхнем пласте и выработка 7 в нижнем пласте. В скважину спущена подвесная колонна 8 до посадки на пропласток нерастворимых пород, имеющая пефорационные отверстия 9 в интервале верхней выработки. В подвесную колонну с перфорацией спущена подвесная колонна 10, снабженная винтовым забойным двигателем 11.

Осуществление изобретения

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале бурят скважину 4. Скважину оборудуют обсадной колонной 5. В скважину спускают внешнюю и внутреннюю подвесные рабочие колонны труб. В межтрубное пространство обсадной и внешней подвесной колонн закачивают нерастворитель, уровнем которого управляют процессом растворение каменной соли. Растворение соли ведут подачей воды через одну из рабочих колонн труб с отбором рассола по другой рабочей колонне труб, создают сначала нижнюю выработку 7 в нижнем пласте 2, затем верхнюю выработку 6 в верхнем пласте 1.

После окончания сооружения выработок спускают в скважину колонну труб 8, имеющую перфорацию 9 в интервале нижней выработки, до посадки на пропласток нерастворимых пород 3.

Затем спускают в скважину колонну труб 10 с установленным на ней винтовым забойным двигателем 11 до пропластка нерастворимых пород, после чего разбуривают пропласток и поднимают колонну труб на поверхность. После этого опускают в скважину до дна нижней выработки в проектное положение колонну труб, предназначенную для отбора рассола при заполнении подземного резервуара хранимым продуктом.

Пример использования изобретения

При строительстве подземного хранилища природного газа подземный резервуар объемом 280 тысяч м³ сооружают в интервале глубин 1350-1455 м в соляных пластах 1 и 2, разделенных пропластком нерастворимых пород 3, залегающем в интервале 1400-1405 м. Бурят вертикальную скважину 4 до отметки 1460 м, устанавливают и цементируют обсадную колонну 5 диаметром 324 мм на глубину 1350 м, затем в скважину спускают внешнюю диаметром 219 мм и внутреннюю диаметром 146 мм подвесные рабочие колонны на глубину соответственно 1453 и 1454,5 м. Закачивают нерастворитель до подошвы пропластка нерастворимых пород. По одной из подвесных колонн закачивают воду, а по другой подвесной колонне отбирают рассол. После создания нижней выработки 7 в нижнем пласте 2 поднимают внешнюю и внутреннюю подвесные рабочие колонны на глубину соответственно 1398 и 1399,5 м. устанавливают уровень нерастворителя на отметке 1350,5 м, По одной из подвесных колонн закачивают воду, а по другой подвесной колонне отбирают рассол. После создания верхней выработки 6 в верхнем пласте 1 извлекают из скважины внешнюю и внутреннюю подвесные рабочие колонны и отбирают нерастворитель. Затем спускают в скважину колонну труб 8 диаметром 219 мм, имеющую в нижней части в интервале верхней выработки перфорационные отверстия 9 на отметку 1400 м до посадки на пропласток нерастворимых пород 3. После этого спускают в скважину бурильную трубу диаметром 133 мм с закрепленным на ней винтовым забойным двигателем ВЗД-165 до посадки на пропласток нерастворимых пород 3. Разбуривают пропласток нерастворимых пород и извлекают бурильную трубу. Затем спускают в скважину колонну обсадных труб диаметром 146 мм, предназначенную для отбора рассола при заполнении подземного резервуара природным газом.

Предложенное техническое решение реализовано при создании двухъярусного подземного резервуара в пласте каменной соли на одном из подземных хранилищ газа в Российской Федерации.

Изобретение относится к строительству подземных резервуаров, создаваемых подземным растворением через буровые скважины в пластах каменной соли, разделенных пропластком нерастворимых пород. Согласно изобретению, при осуществлении способа бурят скважину до подошвы нижнего пласта, устанавливают в ней внешнюю и внутреннюю подвесные рабочие колонны труб, в скважину закачивают нерастворитель и создают выработку сначала в нижнем, затем в верхнем пласте. После создания верхней выработки поднимают рабочие колонны труб и спускают в скважину колонну труб до посадки на пропласток нерастворимых пород, причем трубы в интервале заложения верхней выработки предварительно перфорируют. Спускают в скважину колонну труб с установленным на ней винтовым забойным двигателем до пропластка нерастворимых пород, разбуривают пропласток и поднимают колонну труб на поверхность. Затем опускают в скважину до дна нижней выработки в проектное положение колонну труб, предназначенную для отбора рассола при заполнении подземного резервуара хранимым продуктом. Технический результат заключается в повышении эффективности сооружения резервуара за счет упрощения технологии и ускорения его создания. 3 ил.

Способ сооружения подземного резервуара в пластах каменной соли, состоящего из двух выработок, расположенных на разной глубине в верхнем и нижнем пласте и разделенных пропластком нерастворимых пород, созданных через одну скважину, предусматривающий монтаж в скважине обсадной, внешней и внутренней подвесных рабочих колонн труб, закачку нерастворителя, растворение пород подачей воды через одну из рабочих колонн труб с отбором рассола по другой рабочей колонне труб, создание выработок сначала нижней в нижнем пласте, затем верхней в верхнем пласте, отличающийся тем, что обсадную колонну устанавливают над кровлей верхней выработки, после создания которой поднимают рабочие колонны труб и спускают в скважину колонну труб до посадки на пропласток нерастворимых пород, причем трубы в интервале заложения верхней выработки предварительно перфорируют, затем спускают в скважину колонну труб с установленным на ней винтовым забойным двигателем до пропластка нерастворимых пород, разбуривают пропласток и поднимают колонну труб на поверхность, затем опускают в скважину до дна нижней выработки колонну труб, предназначенную для отбора рассола при заполнении подземного резервуара хранимым продуктом.