Способ сооружения подземного тоннельного резервуара в пласте каменной соли ограниченной мощности
METHOD FOR CONSTRUCTING AN UNDERGROUND TUNNEL RESERVOIR IN A ROCK SALT RESERVOIR OF LIMITED CAPACITY

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 нефтяной, газовой и химической промышленности при создании подземных хранилищ и для добычи соли через скважины.
Уровень техники
Известен способ сооружения подземного тоннельного резервуара в пласте каменной соли ограниченной мощности, предусматривающий бурение вертикальной и вертикально-горизонтальной скважин с выходом последней в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта, монтаж в скважинах обсадной и технологической колонн труб, сбойку скважин по соляному пласту, растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб одной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб другой скважины (В.А.Казарян «Подземное хранение углеводородов в солевых отложениях». - М. - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006, с. 260-264).
Недостатком способа является сложная технология проводки скважин, использование нерастворителя для контроля растворения соли вблизи башмаков обсадных колонн скважин, а также необходимость создания предварительных выработок на каждой из скважин.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ сооружения подземного тоннельного резервуара в пласте каменной соли ограниченной мощности, предусматривающий бурение вертикальной и направленной скважин с выходом направленной скважины в горизонтальное положение над подошвой соляного пласта, монтаж в скважинах обсадной и технологической колонн труб, сбойку скважин по соляному пласту, растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб направленной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб вертикальной скважины   (Патент РФ №2258652, опубл. 20.08.2005, МПК 7 В 65 G 5/00, Е 21 В 7/06).
Недостатком способа является закачка нерастворителя в направленную скважину и создание подготовительной выработки вблизи башмака обсадной колонны направленной скважины для предотвращения растворения соли вблизи башмака обсадной колонны, т. к. не существует технических средств контроля уровня нерастворителя в невертикальных скважинах. Кроме того, в процессе сооружения выработки происходит растворение соли вдоль технологической колонны направленной скважины, поэтому она свободно висит в заполненной рассолом выработке и в процессе закачки воды при операциях «пуск» и «останов» может раскачиваться, потерять устойчивость и оборваться. При отсутствии контроля или некачественном контроле уровня нерастворителя возможно растворение соли непосредственно под кровлей соляного пласта вблизи башмака обсадной колонны направленной скважины, обнажение кровли на большой площади, обрушение кровли соляного пласта, обрыв технологической колонны, разрушение обсадной колонны и потеря герметичности как в период строительства, так и в процессе эксплуатации резервуара. Кроме того, способ может быть использован только при строго горизонтальной кровле соляного пласта, т. к. необходимым условием его осуществления является поддержание границы раздела нерастворитель-рассол в вертикальной скважине на уровне или над уровнем границы раздела нерастворитель-рассол в подготовительной выработке горизонтальной части сооружаемой выработки, причем фиксация момента окончания строительства производится по перетоку нерастворителя из горизонтальной части выработки в вертикальную скважину.
Раскрытие сущности изобретения
Решаемая задача заключается в повышении устойчивости и надежности подземного резервуара за счет предотвращения растворения соли вблизи башмака обсадной колонны направленной скважины.
В сравнении с прототипом предложенное техническое решение обладает следующими преимуществами:
- Упрощается технология и сокращается время сооружения подземного резервуара;
- Не требуется создание подготовительной выработки на направленной скважине;
- Не требуется использование нерастворителя;
- Не требуется вести контроль уровня нерастворителя в направленной скважине.
Сущность предлагаемого способа заключается в использовании способа сооружения подземного тоннельного резервуара в пласте каменной соли ограниченной мощности, предусматривающего бурение вертикальной и направленной скважин с выходом направленной скважины в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта, монтаж в скважинах обсадной и технологической колонн труб, установку башмака технологической колонны труб направленной скважины на выходе этой скважины в горизонтальное положение над подошвой пласта, сбойку скважин по соляному пласту, растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб направленной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб вертикальной скважины.
Согласно предлагаемому способу, проводка направленной скважины после отклонения от вертикали осуществляется по волнообразной траектории до выхода на горизонтальную траекторию под пластом каменной соли с последующим подъемом выше подошвы пласта и выходом в горизонтальное положение вблизи подошвы пласта.
Волнообразная траектория обеспечивает создание гидрозатвора, препятствующего проникновению воды или ненасыщенного рассола в ствол направленной скважины, и предотвращает растворение соли вдоль ствола скважины. За счет этого технологическая колонна направленной скважины в процессе сооружения резервуара находится внутри ствола скважины, ограничивающего ее перемещение, не теряет устойчивость, что дает возможность увеличения расхода воды и сокращения срока строительства резервуара. Исключается возможность растворения соли под кровлей соляного пласта вблизи башмака обсадной колонны  направленной скважины, что предотвращает обрушение пород вблизи башмака, разрушение обсадной колонны и потерю герметичности, повышает устойчивость подземного резервуара. Кроме того, отпадает необходимость контроля растворения соли вблизи башмака обсадной колонны направленной скважины.
Краткое описание графических материалов
Предлагаемый способ сооружения тоннельного резервуара поясняется схемой на фиг. 1.
Изображение на фиг. 1 включает вертикальную 1 и направленную 2 скважины, пласт каменной соли ограниченной мощности 3. Вертикальная скважина оборудована обсадной 4 и технологической 5 колоннами. Направленная скважина оборудована обсадной 6 и технологической 7 колоннами. В результате растворения соли создается тоннельный резервуар 8.
Осуществление изобретения
Способ осуществляют следующим образом. Бурят вертикальную скважину 1, оборудуют ее обсадной 4 и технологической 5 колоннами. Технологическую колонну устанавливают над подошвой пласта соли 3. Затем бурят направленную скважину 2 таким образом, чтобы после отклонения от вертикали ее траектория шла с увеличением угла наклона к вертикали до выхода на горизонтальную траекторию под пластом каменной соли с последующим подъемом выше подошвы пласта и выходом в горизонтальное положение вблизи подошвы пласта. При дальнейшей проводке скважины вблизи подошвы пласта осуществляют сбойку направленной скважины 2 с вертикальной скважиной 1. Если при производстве буровых работ вертикальная 1 и направленная 2 скважины не соединились между собой, то осуществляют сбойку по соляному пласту 3 одним из известных способов, например, гидроразрывом соляного пласта 3 или растворением пород в вертикальной скважине 1 подачей воды по технологической колонне труб 5 и отбором рассола по обсадной колонне труб 4. После этого спускают в скважину 2 технологическую колонну труб 7, устанавливая башмак технологической колонны на выходе скважины в горизонтальное положение над подошвой пласта соли. Затем ведут растворение пород подачей воды через технологическую колонну труб 7 направленной скважины с отбором рассола по технологической колонне труб 5 вертикальной скважины до создания подземного резервуара 8 заданного объема.
3
3
Пример использования. При строительстве подземного хранилища природного газа подземный тоннельный резервуар 8 объемом 280 тысяч м3 сооружают в интервале глубин 1010-1055 м соляного пласта 3 ограниченной мощности. Первоначально бурят вертикальную скважину 1 до подошвы соляного пласта 3, в ней устанавливают обсадную колонну труб 4 диаметром 245 мм на отметке кровли пласта и технологическую колонну труб 5 диаметром 168 мм на отметке 1054,5 м. После этого бурят направленную скважину 2 по волнообразной траектории. На глубине 790 м забуривают наклонно направленный участок долотом 295,3 мм с интенсивностью искривления до 2 град/10м с увеличением угла наклона к вертикали до выхода на кровлю соляного пласта 3. Затем спускают и цементируют на отметке кровли пласта обсадную колонну труб 6 диаметром 245 мм. После чего продолжают бурение долотом 215,9 мм с интенсивностью искривления до 4 град/10м до выхода на горизонтальную траекторию под пластом каменной соли 3 на расстоянии 4 м от пласта с последующим подъемом выше подошвы пласта и выходом в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта 3. Затем продолжают бурение по горизонтальной траектории до сбойки с вертикальной скважиной 1. Для сбойки скважин подают воду по технологической колонне труб 5 и отбирают образующийся рассол по обсадной колонне 4 до появления гидравлической связи между скважинами 1 и 2.  Длина горизонтального участка направленной скважины 2 около 300 м. После сбойки спускают в  направленную скважину технологическую колонну  труб 7 диаметром 146 мм, при этом башмак технологической колонны труб 7 устанавливают на выходе этой скважины в горизонтальное положение над подошвой соляного пласта 3 на расстоянии около 300 м от вертикальной скважины. В технологическую колонну труб 7 подают воду с расходом 300 м/ч, а образующийся рассол с расходом около 300 м/ч отбирают по технологической колонне труб 5 вертикальной скважины 1. После того, как из выработки будет извлечено с рассолом около 510 тысяч т соли, заканчивают сооружение подземного резервуара 8.