Способ сооружения подземного резервуара в вечномерзлых горных породах Советский патент 1993 года по МПК B65G5/00 

Предлагаемое изобретение относится к области подземного хранения нефтепродуктов в районах Крайнего Севера и может быть использовано на предприятиях нефтегазодобывающей промышленности.

Целью предлагаемого l изобретения является упрощение и повышение надежности процесса сооружения подземного резервуара через скважину в толще мерзлых горных пород. Поставленная цель достигается тем, что воду в скважину подают из наземного водоисточника самотеком, водо- Грунтовую пульпу выдают на поверхность с помощью газлифта подачей сжатого газа в пульповод выше его башмака, уровень воды в скважине поддерживают постоянным, предпочтительно на отметке башмака обсадной колонны, посредством изменения расхода подаваемого в пульповод сжатого газа, температуру воды в скважине поддерживают преимущественно не выше температуры максимальной плотности воды посредством изменения разноса башмаков рабочих колонн водовода и пульповода.

Такое распределение температуры по высоте аналогично распределению ее в глубоких водоемах в зимнее время под ледяным покровом, и оно обеспечивает уменьшение по высоте скорости оттаивания мерзлых пород на стенках скважины, а также придание кровле резервуара желаемой устойчивой сводчатой формы.

Способ поясняется чертежом и реализуется в следующей последовательности операций.

-При создании подземной полости резервуара циркуляционной прокачкой воды через необсаженный интервал скважины воду из наземного водоема 1 подают по наземному трубопроводу 2 vi вертикальному водоводу-межтрубью 3 наружной и внутренней рабочих колонн посредством естестеенс;

fe

00

со ся

CJ 00

о

нрго стока сифоном, для чего.скважина А и трубопровод 2 предварительно заполняется водой с помощью, например, передвижной мотопомпы 5; затем подают сжатый газ, например, воздух в надбашмачное пространство пульповода, в результате чего начинается подъем воды, а после начала оттаивания мерзлого грунта на незакрепленных стенках открытого интервала скважины - подъем смеси воды, с грунтом-эодогрунтовой пульпы в пульповоде б, в результате уровень воды в скважине понижается, возникает разность уровней воды между наземным водоемом Т и скважиной 4, с увеличением которой в известных пределах (до 0,1 МПа} возрастает расход воды, подаваемой сифоном. Уровень воды 7 в скззжине устанавливается на отметке 8 башмака-обсадной колонны 9 предпочтительно путем регулирования расхода подаваемого сжатого газа, с увеличением которого уровень 7 снижается, и наоборот, а также, регулирования подачи соды сифоном. Для формирования устойчивого свода верхней части сооружаемого резервуара уровень воды в скважине 4 з среднем поддерживают постоянным из отметке башмака обсадной колонны в течение всего периода разработка полости резервуара, при этом температуру воды в скважине преимущественно поддерживают не выше температуры максимальной плотности воды, равной плюс 4 С, в результате чего в полости сооружаемого резервуара поддерживают устойчивое распределение температур по линейному закону с повышением температуры от максимальной на данный момент вблизи башмаков рабочих колонн водовода 10 и пульповода 11 до положительной температуры, близкой к О.1 С на поверхность воды, как условно показано на чертеже.

Температуру воды в скважине в полости сооружаемого резервуара 12 регулируют изменением разноса башмаков пульповода 11 и водовода 10, при увеличении разноса (расстояния между башмаками) температура в полости повышается и наоборот, причем как правило башмак пульповода должен быть на одном уровне с башмаком водовода (нулевой разнос башмаков) или ниже его (положительный разнос).

Так как скорость оттаивания изотропной мерзлой породы, например, льдо.насы- щенного песка, пропорциональна температуре воды, такое распределение температур в полости обеспечивает линейное уменьшение радиуса оттаивания и устойчивую коническую форму сводовой части резервуара.

Пример. Практическая пригодность предлагаемого способа проверена в лабораторных условиях на физической модели масштаба 1:100.

Воду подавали в модель скважины,выполненной в мерзлом песке, из бака, установленного на 1,5 м выше модели с расходом 15 л/ч, что в натурных условиях соответствовало расходу 150 м /ч. Подъем пульпы из скважины на высоту 1,2 м осуществляли по пульповоду посредством эрлифта, для чего лабораторным компрессором подавали около 100 л/ч сжатого воздуха под давлением 0,15 МПа, причем поддержание заданного уровня воды в модели скважины достигали изменением расхода сжатого воздуха, подаваемого в пульпевод.

Подачей воды при температуре плюс

0

5

0

5

-,о

10 С с указанным расходом за 2,5 ч в мерзлом песке с начальной температурой минус 5°С была создана полость объемом 8,9 л высотой 0,78 .м, максимальным диаметром 0,202 м и минимальным диаметром в замке свода около 0,07 м. Средняя температура воды о полости была равна в.низу плюс 3,2 С, в середине высоты полости плюс 2,2 С, а у поверхности воды около плюс 0.1 еС, и поддерживалась изменением разноса башмаков пульповода Ф10 мм и водо- . вода Мб мм от 0,0 м до плюс. 0,01 м при поддержании постоянного уровня воды в модели на уровне кровли резервуара (башмака обсадной колонны).

Применение предлагаемого способа позволит существенно упростить технологию сооружения бесшахтного резервуара в дисперсных мерзлых породах с применением в качестве основного энергоемкого агрегата только компрессора сжатого воздуха (предпочтительно мобильного передвижного с дизельным приводом), или просто использованном сжатого газа например, природного, т.е. пластовой энергии. При зтом

5 „

0

0

5

5 ;

отпадает необходимость в стационарном

энергоемком насосе для закачки воды а скважину, а при наличии сжатого газа - и в компрессоре. Сооружение подземного резервуара производится по безнапорной схеме без поддержания избыточного давления в скважине над поверхностью воды, что резко снижает требования к герметичности резервуара в процессе строительства, а также позволяет не охлаждать в это период обсадную колонну, т.е. без применения холодильной машины.

Уменьшение числа взаимодействующих агрегатов упрощает технологический процесс сооружения полости и управления им, а также повышает надежность технологии строительства и снижает энергозатраты.

Формула изобретения Способ сооружения подземного резер- ,вуара о вечномерзлых горных породах, включающий подачу воды с поверхности земли на забой скважины по межтрубному пространству рабочих колонн, оттаивание мерзлых пород в необсаженнрм интервале скважины, выдачу оттаявшей породы на поверхность в виде пульпы по центральной рабочей колонне, формирование устойчивого свода кровли резервуара изменением уровня воды в необсаженном интервале скважины, отличающийся тем, что, с

целью повышения надежности и упрощения технологии сооружения резервуара, воду в скважину подают самотеком, пульпу выдают на поверхность посредством подачи сжатого газа в центральную рабочую колонну выше отметки ее башмака, уровень воды в скважине поддерживают постоянным на уровне башмака обсадной колонны регулированием расхода подаваемого сжатого газа, и. изменением разноса башмаков рабочих колонн температуру воды поддерживают на уровне температуры ее максимальной плотности.

Изобретение относится к подземному хранению нефтепродуктов в мерзлых породах. Способ включает подачу воды с поверхности земли на забой скважины, оттаивание мерзлых пород и выдачу оттаявшей породы на поверхность в виде пульпы. Отличается тем, что воду подают самотеком, поддерживают уровень воды в скважине постоянным на уровне башмака обсадной колонны регулированием расхода подаваемого сжатого газа, и изменением разноса башмаков рабочих колонн температуру воды поддерживают на уровне температуры ее максимальной плотности. При этом пульпу выдают на поверхность посредством подачи сжатого газа. 1 ил.

Сже/пйш

ваз&ух