Способ эксплуатации подземного резервуара в вечномерзлых породах Советский патент 1991 года по МПК B65G5/00 

V-

I

Изобретение относится к ведению буровых работ в условиях распространения мно- голетнемерзлых пород. Цель-повышение эффективности эксплуатации подземных резервуаров (ПР) при захоронении в них отработанных буровых растворов (Р) за счет предотвращения растепления свода ПР и одновременного оборотного водоснабжения. По контуру ПР и над ПР в своде последнего бурят контрольные скважины. На забоях скважин определяют температуру (Т) до начала закачки и значения критических Т, соответствующих началу растапливания свода ПР. Закачку буровых Р осуществляют г гриодически. В каждом периоде закачку Р осуществляют до достижения из забочх скважин критических Т. Выдерживают Р до его осветления и осветленную часть откачивают на поверхность. Оставшуюся часть Р выдерживают до его полного замерзания v достижения Т на забоях контрольных скважин, равных первоначальным. После этого возобнавляют закачку бурового Р. 4 ил. сл

Изобретение относится к технике для ведения буровых работ в условиях распространения многолетнемерзлых пород, а более конкретно к проблемам охраны окружающей среды, водоснабжения, утилизации отходов и хранения буровых растворов,

Цель изобретения - повышение эффективности эксплуатации подземного захоронения отработанных буровых сточных вод в процессе бурения резервуаров при захоронении в них отработанных с возможностью одновременного оборотного водоснабжения буровых растворов за счет предотвращения растепления свода резервуара и одновременного оборотного водоснабжения.

На фиг.1 представлен подземный резервуар в многолетнемерзлых породах, разрез; на фиг.2 - конструкция нагнетательной скважины; на фиг.З - конструкция добывающей скважины; на фиг.4 - размещение нагнетательной, добывающей и контрольных скважин, вид в плане.

В многолетнемерзлых породах 1 пробурены две вертикальные скважины - нагнетательная 2 и эксплуатационная 3, забои которых находятся в интервале сплошной льдистости 4 и сообщаются с помощью резервуара 5. Коснтрукция нагнетательной скважины состоит из вертикального участка; (ствола) 6, участка (ствола) 7 набора угла и горизонтального участка (ствола) 8, в котою о

Сл)

ю

рых соответственно размещены охлаждаемое направление (ствол) 9, термоизолированные насосно-компрессорные трубы (НКТ) 10, искривленная труба 11, рассеива- тель 12с центром 13, Конструкция эксплуатационной вертикальной скважины 3 обустроена охлаждаемым направлением (стволом) 14, теплоизолированными НКТ 15 и НКТ 16, Контуры, т,е, свод 17 и поверхности 18 резервуара 5 ограничены контрольными скважинами 19 и 20, на забое которых установлены датчики 21 температуры.

Способ осуществляется следующим образом.

Определяют участок заложения подземного резервуара путем бурения исследовательских скважин с отбором керна на глубину не более подошвы залегания многолетнемерзлых пород. Результаты исследований используются также для определения местоположения куста, а сами скважины в дальнейшем могут быть переведены в эксплуатационную 3, нагнетательную 2 или в контрольную скважины 19. Осуществляют выбор интервала и глубины залегания резервуара. Предпочтение отдают интервалам залегания чистого льда, льдистых и высокольдистых пород 4, содержащим минимальное количество негабарит- ных и кольматирующих включений и создающим при оттаивании изолированное пространство. Нагнетательную скважину 2 при наличии просадочных пород на устье снабжают охлаждаемым стволом 6, например воздушноконвективным. Скважину 2 обсаживают колонной и вращательным способом с использованием укороченных винтовых двигателей и кривого переводника трубы 11 бурят участок 7 набора угла и горизонтальный участок 8 в направлении по азимуту местозаложения добывающей скважины 3. Для предупреждения преждевременного размыва стволов 7 и 8 и обеспечения проектной траектории бурение ведут на охлажденном растворе. После пересечения или приближения горизонтального ствола 8 и добывающей скважины 3 в нагнетательную скважину опускают НКТ с рассеивателем 12, а в верхней части для предупреждения растепления и развития термокарста в интервале залегания просадочных пород устанавливают теплоизолированные НКТ 10. Рассеиватель 12 спускают до забоя, а колонны НКТ через ведущую трубу и вертлюг соединяют с паропроводом, после чего в НКТ подают пар и осуществляют таяние льда и образование каверны, для чего производят последовательное перемещение колонны от добывающей скважины 3 х нагревательной 2 с

образованием подземного резервуара, заполненного талой водой и конденсатом.

Добывающую скважину 3 оснащают охлаждаемым стволом 14, обсаживают колонной и цементируют, опускают на максимальную глубину НКТ 16 и теплоизолированные НКТ 15. Осуществляют добычу воды, например, с помощью эрлифта с закачкой воздуха в НКТ и подъемом водно-воздушной смеси через за0 трубное пространство. Воду используют для оборотного водоснабжения буровой.

Для контроля за образованием резервуара и его размерами в контрольные скважины 19 и 20 спукают датчики 21 температуры,

5 например, основанные на замыкании водой электрической цепи с загоранием сигнальной лампочки на поверхности. Контрольные скважины 19 и 20 бурят в сухую, без заполнения жидкостью, В случае появления жид5 кости в скважине, вызванной растеплением и расширением границ резервуара 5 в стороны и вверх, жидкость замыкает цепи, и сигнальная лампочка, расположенная в помещении мастера,загорается, следователь5 но, необходимо прекратить работы по закачке пара или отработанного бурового раствора, жидкости, воздуха и дать возможность за счет обратного промерзания (вследствие залегания вокруг резервуара

0 большого объема пород с отрицательными температурами) сократить размеры резервуара. Размеры, резервуара определяются с учетом предполагаемого обьема захоронения отработанных буровых сточных вод на

5 весь период бурения куста.

После откачки жидкости из резервуара в нагнетательную скважину 2 закачивают буровые сточные воды, обработанные реагентами - коагуляторами, например серно0 кислым алюминием, после отстоя и осветления жидкости ее откачивают из дорывающей скважины 3 и используют на технические нужды, При интенсивной наработке бурового раствооа резервуар 5

5 используют для хранения бурового раство-. ра с последующим его применением.

После окончания бурения куста сточные воды и твердые остатки подвергаются обратному промерзанию и замораживаются, а

0 в нагнетательной и добывающей скважинах после извлечения НКТ и теплоизолированных НКТ 10 устанавливают цементные мосты.

П р и м е р. На Бованенковском место5 рождении полуострова: Ямал рядом с кустом скважин осуществляли бурение исследовательских скважин глубиной 400 м на расстоянии 50 м друг от друга. На глубине 100-120 м обнаружены пласты с льдистостью 95%. Исследовательские скважины перевели в нагнетательную2 и добывающую3. На равном расстоянии от скважины 1 и 2 пробурили контрольные скважины 10 и 20, причем расстояния между крайними скважинами 50 м, а глубина 120 м.

Глубина центральной контрольной скважины 95 м, т.е. выше кровли высокольдистого пласта. Нагнетательную и добывающую скважины при наличии просадочных пород на устье снабдили ох- лаждаемым направлением, например с воздушно-конвективным охлаждением НВО-55/83-00 конструкции Печорнипи- нефть. При сооружении резервуара в пробуренные скважины подавали пар с температурой 150°С и давлением 0,3 МПа. Данные параметры позволяли поддерживать высокие темпы сооружения резервуара. По аналогии сооружения резервуаров для хранения нефтепродуктов срок строи- тельсгва резервуара составил 10 дней. В связи с тем, что по предлагаемому способу требуются технологические остановки процесса отвода буровых сточных вод (растепление окружающего массива), сооружали два резервуара меньшей емкости, что давало возможность не останавливать процесс отвода буровых сточных вод, а переключать с одного резервуара на другой В процессе бурения буровой растаор подавали с темпе- ратурой 6-10°С. При срабатывании датчиь ч температуры закачивание буровых сточн вод останавливали примерно н дмое суток., что достаточно для ззмерзв HS, буровых шламов, В ото время зэкачку производили ао второй резервуар. При срабатывании датчиков температуры на этом резервуаре откачивание буровых сточных вод производили в первый резерв/ар, а во втором происходило замерзание буровых шламов.

/

1 JЈ%ffi : & .ЈЈ$.

::V +:-: -vVHiUJi-l -. Wi.iJjJ

Ј

У. .:.

+ f + + + , Qg

: :; v- - - K -: v ::4: :l i::i;T.v.::.H;: /.f : .; : .(

..-.. ....... -j;, Т - .Т - ill, f .il- --- - - - ,-i.rJ

Јь : ; г Я ТТ 1; Л г.....

j- 4- t... y P r tXtC-: 4:: к vл /ьЛ:: : rк: : л v;л.Емкость этих резервуаров рассчитали на полный объем захоронения буровых шламов от бурения куста. После бурения куста данные резервуары полностью заполнили буровыми сточными водами, которые через определенное время смерзлись с окружающими породами, резервуары превратились в толщу мерзлых пород, сливаясь с окружающими мерзлыми породами.

Формула изобретения Способ эксплуатации подземного резервуара в вечномерзлых породах, включающий закачку по одним скважинам в резервуар жидкости, отстаивание ее в резервуаре и откачивание из резервуара по другим скважинам, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации подземных резервуаров при захоронении в них отработанных буровых растворов за счет предотвращения растепления свода резервуара и одновременного оборотного водоснабжения, по контуру резервуара и над резервуаром в своде последнего бурят контрольные скважины, определяют на забоях указанных скважин температуру до начала закачки и значения критических температур, соответствующие началу оастепления свода резервуара, а закачку бурооых Оьствороз осуществляют ге , ицически, при 3TON( закачку pscTtopo. i каждом периоде осуществляют до 7,остиж 5- ния на забоях скважин критические тзмг рг -ур, после чего раствор выдзрхив ют до его осветлений и осветленную чьпть птрачл- вают на поверхность, а -х шуюся часть раствора выдерчивают до его полного за- меозгния v, достижения температур на забоях контрольных скважин, равных первоначальным, после чего закачку бурового раствора возобновляют.

/

19 21 17 13

шш

-./г}

$ :Јt Ж

fcy/.-.чК:.

±L +

Фиг.1

-

.v:: &: $&# :ЪЪ:Ы :&

фиг. 2

2Q

о--

19

N5

вода + воздух

Воздух

. .vVv.

;-Ч---:

З &

18

С

.

S