СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО СОЗДАНИЯ ГРУППЫ ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В РАСТВОРИМЫХ ПОРОДАХ
METHOD FOR SIMULTANEOUS DEVELOPMENT OF UNDERGROUND RESERVOIRS GROUP IN SOLUBLE ROCKS

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства подземных хранилищ в отложениях каменной соли и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической отраслях промышленности при создании подземных газонефтехранилищ, перевалочных баз, хранилищ товарных нефтепродуктов, добыче солей через буровые скважины.
Известен способ одновременного создания группы подземных выработок через скважины, в котором растворитель закачивается в одну из скважин, с последующей закачкой образующегося слабоминерализованного рассола в другие скважины на донасыщение рассола с созданием указанной группы подземных резервуаров [П.М.Дудко. Рассолопромыслы. - М.: Недра, 1986, с.39-41].
Основными недостатками рассматриваемого способа являются: неравномерный размыв подземных выработок; увеличивающаяся концентрация слабоминерализованного рассола, подаваемого на размыв подземных выработок; большой срок их строительства.
Наиболее близким к заявляемому является способ одновременного создания группы подземных резервуаров (ПР) в каменной соли через буровые скважины, включающий поддержание заданных расходов растворителя и отводимого потребителю насыщенного (кондиционного) рассола, отбор образующегося слабоминерализованного рассола с закачкой его на донасыщение в другие строящиеся ПР той же группы, пополнение строящихся резервуаров группы по окончании создания, по меньшей мере, одного из подземных резервуаров той же группы [Патент РФ №2264339 С1, МПК В65G 5/00, опублик. 2004 г.].
К недостаткам данного способа относятся: неравномерное увеличение геометрических объемов размываемых подземных выработок; большой срок строительства хранилища и ввода подземных резервуаров в эксплуатацию; высокие затраты на строительство.
Решаемая задача заключается в повышении эффективности строительства группы подземных резервуаров за счет более рационального расходования растворителя, сокращении сроков строительства, получении кондиционного рассола на более ранних этапах строительства.
При этом достигается:
- обеспечение более рациональной технологии одновременного создания группы ПР за счет перераспределения и регулирования производительности потоков образующегося слабоминерализованного рассола, направляемых на создание ПР группы;
- поддержание равномерного увеличения объемов сооружаемой группы ПР за счет изменения направления (реверса) подачи растворителя в резервуар меньшего геометрического объема и последующей закачки образующегося слабоминерализованного рассола для дальнейшего сооружения ПР, имеющих более развитую поверхность размыва с получением кондиционного рассола на ранних стадиях строительства;
- сокращение до минимума объема слабоминерализованного рассола, сбрасываемого в поглощающие водоносные горизонты;
- сокращение срока строительства и ввода в эксплуатацию подземных резервуаров с одновременным снижением затрат на их создание.
Решение указанной задачи достигается при использовании способа одновременного создания группы ПР в растворимых породах, предусматривающего поддержание заданных расходов растворителя и отводимого потребителю насыщенного (кондиционного) рассола, отбор образующегося слабоминерализованного рассола с закачкой его на донасыщение в другие строящиеся подземные резервуары группы, пополнение строящейся резервуарной группы по окончании создания, по меньшей мере, одного из ПР той же группы. Согласно предлагаемому способу отбираемый слабоминерализованный рассол перед закачкой его на донасыщение в строящиеся резервуары группы предварительно разделяют на потоки, различающиеся по производительности. При приближении концентрации отбираемого рассола к состоянию насыщения изменяют направление разделенных потоков на противоположное, а пресную воду в качестве растворителя подают в ПР с наименьшим геометрическим объемом выработки-емкости.
Отличие способа заключается также в том, что при разделении слабоминерализованного рассола на два потока их производительность устанавливают в соотношении, равном 2:1.
Другое отличие способа состоит в том, что отбор слабоминерализованного рассола ведут из строящегося подземного резервуара, сооружение которого осуществляют с подачей пресной воды.
Предлагаемый способ одновременного сооружения группы подземных резервуаров в растворимых породах через буровые скважины поясняется схемами, представленными на фиг.1, 2, 3, 4.
На фиг.1, 2, 3 показана принципиальная схема осуществления способа одновременного создания группы подземных резервуаров в растворимых породах через буровые скважины с указанием распределения потоков растворителя.
На фиг.1 представлена схема осуществления способа в начальный период одновременного сооружения группы, состоящей из трех подземных резервуаров.
На фиг.2 показана схема, изображенная на фиг.1, в момент достижения концентрации отбираемого рассола состояния насыщения в одном из строящихся подземных резервуаров группы.
На фиг.3 показана схема, изображенная на фиг.2, в момент пополнения резервуарной группы новым строящимся подземным резервуаром.
На фиг.4 представлена общая технологическая схема одновременного создания группы из трех подземных резервуаров в растворимых породах через буровые скважины.
В соответствии с изображением на фиг.1 строящаяся резервуарная группа включает три сооружаемых ПР 1, 2, 3. Стрелками указаны направления распределения потоков растворителя в группе ПР 1, 2, 3. В начальный период строительных работ при сооружении ПР 1 (первого сооружаемого ПР) в качестве растворителя используют поток пресной воды заданной производительности. Отбираемый при размыве выработки-емкости ПР 1 слабоминерализованный рассол разделяют на два различающиеся по производительности потока, которые одновременно направляют на создание ПР 2 и 3. Получаемый насыщенный рассол из ПР 2, 3 передают потребителю. При приближении концентрации отбираемого из ПР 1 рассола к состоянию насыщения изменяют направление разделенных потоков растворителя на противоположное (реверс), как это показано на фиг.2. Одновременно прекращают подачу воды в выработку-емкость ПР 1 и начинают подавать воду в ПР 3, имеющий к этому моменту наименьший геометрический объем выработки-емкости. Отбираемый при размыве выработки-емкости ПР 3 слабоминерализованный рассол подают в ПР 1, 2, продолжая их сооружение. По достижении проектного объема ПР 1 (фиг.3) группу из трех строящихся ПР пополняют введением в процесс сооружения четвертого ПР 4, осуществляя аналогичную подачу растворителя, как это производилось в группе из трех строящихся ПР.
Отбираемый из ПР 1 слабоминерализованный поток рассола на начальном этапе сооружения группы (фиг.1) разделяют на два потока, 2/3 суммарного объема слабоминерализованного рассола направляют на строительство ПР 2, 1/3 - на сооружение ПР 3.
Представленная на фиг.4 общая технологическая схема одновременного создания группы ПР в растворимых породах через буровые скважины включает группу строящихся ПР 1, 2, 3, оборудованных внешней подвесной 5 и центральной 6 подвесными колоннами труб. Наземный комплекс оборудования содержит буферный резервуар для воды 7, соединенный через расходомер 8 и задвижку 9 с насосом 10. Последний посредством трубопровода 11, снабженного задвижками 12, 13, 14, связан со скважиной строящегося ПР 1. Рассолопровод 15 с установленными на нем задвижками 16, 17, 18, 19, 20 служит для перекачивания слабоминерализованного рассола из одного ПР группы в другие, в частности в ПР 2 и 3. Отводящий рассолопровод 21 с задвижками 22, 23, 24 соединяет строящийся ПР 3 с узлом 25 измерения параметров рассола, включающим расходомеры 26 и блоки датчиков 27 измерения давления, температуры и концентрации рассола. Блок датчиков 27 посредством задвижек 28, 29, 30, 31,32 и 33 связан и с резервуарами-отстойниками 34, 35, и наземными буферными резервуарами для слабоминерализованного 36 и насыщенного 37 рассола. Строящийся ПР 2 через рассолопровод 38, снабженный задвижками 39 и 22, связан с узлом замера 25. В свою очередь, ПР 1 через рассолопровод 40 и задвижки 41, 42, 43 также связан с узлом 25 измерения параметров рассола.
Рассолопровод 44, снабженный задвижками 45, 46, служит для подачи слабоминерализованного рассола из буферного резервуара 36 через расходомер 47 в центробежный насос 48. Таким же образом  наземный буферный резервуар 37 через рассолопровод 49 с задвижками 50, 51, расходомер 47 с центробежным насосом 52. В свою очередь, центробежный насос 48 посредством рассолопровода 53, снабженного задвижками 54, 55, соединен с нагнетательной скважиной 56 и поглощающим водоносным горизонтом 57, а центробежный насос 52 линией рассолопровода 58 через задвижку 59 связан с отводящим насыщенный рассол трубопроводом 60, соединяющим строительную площадку с химкомбинатом.
Трубопроводом 11 с задвижками 12, 61, 20 центробежный насос 10 соединен с ПР 3. Рассолопроводом 21 через задвижки 22, 62, 18 осуществляется гидравлическая связь ПР 3 с ПР 2, а через задвижки 23, 63, 14 - связь ПР 3 с ПР 1.
Способ осуществляется следующим образом. В соответствии со схемами, представленными на фиг.1, 2 и 3, одновременное строительство группы, состоящей из трех ПР, начинают производить с сооружения ПР 1 (фиг.1). Для этого пресную воду, как показано на фиг.1 и 4, с заданной производительностью из наземного буферного резервуара 7 через электромагнитный расходомер 8, открытую задвижку 9, центробежный насос 10, открытые задвижки 12, 13, 14 по трубопроводу 11 через центральную колонну труб 6 подают в скважину для сооружения ПР 1. Образующийся при этом слабоминерализованный рассол вытесняют на поверхность по межтрубному пространству внешней подвесной 5 и центральной 6 колонн труб и разделяют на два потока, различающиеся по производительности.
Разделенные потоки растворителя (слабоминерализованного рассола) при открытых задвижках 16, 17, 18 и 19, 20 на рассолопроводе 15, одновременно закачивают в технологические скважины сооружаемых ПР 2 и 3. При этом производительность указанных потоков устанавливают в соотношении, равном 2:1, причем поток с большей производительностью направляют на дальнейшее сооружение ПР 2, а с меньшей производительностью на сооружение ПР 3.
Отбираемый на начальном этапе сооружения ПР 2 и ПР 3 слабоминерализованный рассол направляют в отводящие рассолопроводы 21 и 38. При открытых задвижках 22, 23, 24 на рассолопроводе 21 и открытых задвижках 39, 22 на линии рассолопровода 38 слабоминерализованный рассол направляют в узел измерения 25 параметров рассола, где при открытых задвижках 28, 29, 30, 31, 32 посредством расходомеров 26 определяют объем перекачиваемого рассола, а при помощи блоков датчиков 27 измеряют давление, температуру и концентрацию. Затем потоки слабоминерализованного рассола смешивают и направляют в резервуар-отстойник 34. После очистки от механических примесей рассол направляют в буферный резервуар 36, откуда его по рассолопроводу 44 через открытые задвижки 45, 46 и расходомер 47 направляют в центробежный насос 48. Слабоминерализованный рассол под расчетным давлением по рассолопроводу 53 через открытые задвижки 54, 55 направляют к нагнетательной скважине 56 для закачки в поглощающий водоносный горизонт 57.
По достижении в ПР 1 концентрации отбираемого рассола, близкой к состоянию насыщения, изменяют направление потоков растворителя на противоположное, как показано на фиг.2. С этой целью открывают задвижки 12, 61, 20 на трубопроводе 11 и закачивают пресную воду в требуемом объеме в технологическую скважину сооружаемого ПР 3, имеющего в этот момент наименьший геометрический объем выработки-емкости. Вытесняемый по межтрубному пространству внешней 5 и центральной 6 подвесных колонн труб на поверхность слабоминерализованный рассол направляют на сооружение ПР 1 и ПР 2. Образующийся при строительстве ПР 1 насыщенный рассол по рассолопроводу 40 при открытых задвижках 41, 42, 29, 31, 33 закачивают в наземный резервуар-отстойник 35, откуда очищенный от механических примесей насыщенный рассол подают в буферный резервуар 37 насыщенного рассола, из которого по рассолопроводу 49 при открытых задвижках 50, 51 через расходомер 47 при помощи центробежного насоса 52 насыщенный рассол перекачивают по рассолопроводам 58, 60 при открытой задвижке 59 на химкомбинат потребителю. Рассол, образующийся при создании ПР 2, вытесняют на поверхность и по рассолопроводу 38 при открытых задвижках 39, 22, 28, 30 направляют на узел 25 измерения параметров рассола. После измерений расхода, давления, температуры и концентрации полученного рассола его затем очищают в резервуаре-отстойнике 34 от механических примесей и направляют через буферный резервуар для слабоминерализованного рассола 36 в центробежный насос 48 для закачки в поглощающий водоносный горизонт 57.
По достижении проектного геометрического объема ПР 1 его строительство прекращают и производят подготовительные работы по первоначальному заполнению резервуара природным газом. Насыщенный рассол, вытесняемый при заполнении ПР 1 природным газом, передают потребителю, а в группу строящихся ПР 2 и 3, как показано на фиг.3, вводят следующий ПР 4. После этого строительство группы ПР продолжают в описанной выше последовательности, как в группе из стрех ПР, в соответствии с чем в ПР 4 начинают подавать пресную воду и отбирать слабоминерализованный рассол, направляемый на дальнейшее сооружение ПР 2 и 3. Образующийся насыщенный рассол из ПР 2 передают потребителю. Рассол из ПР 3 закачивают в поглощающий водоносный горизонт 57. По окончании строительства ПР 2 приступают к заполнению его природным газом, а вытесняемый при этом насыщенный рассол передают потребителю.
Пример реализации способа
3
При создании подземного хранилища природного газа в растворимых породах строительство ПР 1, 2 и 3 ведут группами, состоящими из трех подземных выработок-емкостей с единичным геометрическим объемом 150 тыс.м(фиг.1).
3
Для этого в пласт каменной соли бурят три технологические скважины, через которые ведут одновременное строительство резервуарной группы путем подачи растворителя (воды или рассола) с производительностью 150 м/ч. Первым в указанной группе начинают сооружать ПР 1, в технологическую скважину которого с заданной производительностью нагнетают поток пресной воды. Образующийся при сооружении ПР 1 слабоминерализованный рассол разделяют на два потока, различающиеся по производительности. Разделенные потоки одновременно закачивают в скважины сооружаемых ПР 2 и ПР 3 в объемах соответственно 2/3 и 1/3 от суммарного объема образующегося рассола.
Суммарный расход растворителя, подаваемый в создаваемые ПР-группы, поддерживают постоянным. Образующийся на начальном этапе строительства слабоминерализованный рассол из ПР 2 и ПР 3 сбрасывают в поглощающие водоносные горизонты 57 (фиг.4).
3
По достижении величины концентрации рассола 250-270 г/л, образующегося при сооружении ПР 1, изменяют направление подачи потоков растворителя в сооружаемые ПР 1, 2, 3 (фиг.2). При этом необходимый объем воды закачивают в сооружаемый ПР 3, в котором был создан наименьший геометрический объем выработки-емкости. Образующийся на этой стадии сооружения некондиционный рассол сбрасывают из ПР 2 в поглощающий водоносный горизонт 57 (фиг.4), а насыщенный рассол, получаемый при размыве ПР 1, направляют на переработку химическому предприятию. После того как геометрический объем ПР 1 достигает проектной величины (150 тыс.м), его размыв прекращают, а сам резервуар готовят к первоначальному заполнению природным газом. В то же время к группе размываемых ПР 2 и 3 присоединяют следующий строящийся ПР 4, как показано на фиг.3. Строительство ПР 2, 3 и 4 продолжают в соответствии с вышеуказанной технологической последовательностью. Образующийся в процессе создания ПР 4 слабоминерализованный рассол закачивают в ПР 2 и 3, насыщенный рассол из ПР 2 передают потребителю, а рассол из ПР 3 закачивают в поглощающий водоносный горизонт 57. По окончании строительства ПР 2 приступают к первичному заполнению его природным газом, а вытесняемый при этом насыщенный рассол передают потребителю. Достигнув концентрации рассола, извлекаемого из ПР 4, величины 250-270 г/л, снова изменяют направление потоков растворителя на противоположное с подачей его в ПР, имеющий к этому моменту наименьший геометрический объем выработки-емкости. Аналогично ведут поочередное завершение строительства остальных подземных резервуаров группы.
Вышеописанный способ одновременного сооружения группы ПР позволяет значительно сократить объемы слабоминерализованного рассола, сбрасываемого в поглощающие водоносные горизонты, обеспечить на более ранних этапах строительства потребителя насыщенным рассолом в требуемом объеме, сократить сроки ввода в эксплуатацию сооружаемых ПР и снизить затраты, связанные со строительством ПР.