Способ обрушения пропластка нерастворимых пород при строительстве подземного резервуара в растворимых солях через скважину
Владельцы патента RU 2283953:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет) (RU)
Использование: 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. Позволяет повысить эффективность воздействия на пропласток нерастворимых пород. Способ включает обнажение подошвы и кровли пропластка с созданием выработок путем подачи растворителя по одной из коаксикально расположенных колонн и отбора рассола по другой колонне, воздействие давления вышележащего столба жидкости на обнаженный пропласток с использованием изолирующей перегородки в кольцевом пространстве пропластка. В скважине создают перепад давления, достаточный для обрушения пропластка нерастворимых пород за счет нагнетания в скважину жидкости. После обнажения подошвы и кровли пропластка образуют обезвоженный защитный слой под подошвой пропластка путем подачи под его подошву разгрузочного материала с плотностью, меньшей плотности воды. Толщину обезвоженного защитного слоя выбирают большей 0,2 толщины пропластка нерастворимых пород, при этом изолирующую перегородку выполняют в виде эластичной оболочки с наполнителем. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение 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.
Известен способ разупрочнения нерастворимых пластов для облегчения их самообрушения при размыве подземных хранилищ (Нагорный В.П., Чабанович Р.Б., Пономаренко Д.В. Разупрочнение нерастворимых пластов и их самообрушение при сооружении подземных хранилищ в каменных солях. Известия ВУЗов. Горный журнал, №5, 2004, с.96-98). Способ заключается в размыве подготовительного вруба и последующем торпедировании для интенсификации процесса размыва и снижения прочности нерастворимого пласта до уровня его самообрушения. Недостатком данного способа является низкая эффективность воздействия на пропласток нерастворимых пород.
Известен способ обрушения пропластка нерастворимых пород при строительстве подземного резервуара в растворимых солях через скважину, принятый за прототип (патент РФ №2166081, Е 21 В 43/28, В 65 G 5/00, опубл. 2001.04.27). Подошву и кровлю пропластка нерастворимых пород предварительно обнажают путем создания выработок методом растворения за счет приложения внешнего давления, создаваемого путем нагнетания в скважину жидкости до обрушения пропластка. Расчетным путем определяют минимальный объем выработки, обнажающей подошву пропластка нерастворимых пород. Используют перегородку, герметично изолирующую подошву пропластка от его кровли. Для увеличения перепада давлений, действующего на пропласток нерастворимых пород при недопущении разгерметизации скважины из-за гидроразрывов пород при высоких давлениях, предусматривают снижение давления, действующего на пропласток снизу, до величины, соответствующей давлению столба жидкости высотой, равной расстоянию от поверхности земли до подошвы пропластка, или меньше этой величины. Для этого извлекают часть жидкости из выработки под пропластком. Недостатком данного способа является низкая эффективность воздействия на пропласток нерастворимых пород.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности воздействия на пропласток нерастворимых пород.
Технический результат достигается тем, что в способе обрушения пропластка нерастворимых пород при строительстве подземного резервуара в растворимых солях через скважину с использованием нерастворителя, включающем обнажение подошвы и кровли пропластка с созданием выработок путем подачи растворителя по одной из коаксикально расположенных колонн и отбора рассола по другой колонне, воздействие давления вышележащего столба жидкости на обнаженный пропласток с использованием изолирующей перегородки в кольцевом пространстве пропластка, причем в скважине создают перепад давления, достаточный для обрушения пропластка нерастворимых пород за счет нагнетания в скважину жидкости, согласно изобретению после обнажения подошвы и кровли пропластка образуют обезвоженный защитный слой под подошвой пропластка путем подачи под его подошву разгрузочного материала с плотностью, меньшей плотности воды, причем толщину обезвоженного защитного слоя выбирают большей 0,2 толщины пропластка нерастворимых пород, при этом изолирующую перегородку выполняют в виде эластичной оболочки с наполнителем.
Технический результат достигается также тем, что в качестве разгрузочного материала применяют пенополистирол.
Технический результат достигается также тем, что в качестве разгрузочного материала применяют полипропилен.
Технический результат достигается также тем, что в качестве материала эластичной оболочки используют резинокорд.
Технический результат достигается также тем, что в качестве наполнителя эластичной оболочки используют воздух.
Технический результат достигается также тем, что в качестве наполнителя эластичной оболочки используют воду.
Технический результат достигается также тем, что в качестве наполнителя эластичной оболочки используют насыщенный рассол.
Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность воздействия на пропласток нерастворимых пород.
Сооружение подземных емкостей осуществляется, как правило, в сложных горно-геологических условиях, когда в соляном массиве присутствуют пласты (или пропластки) прочных нерастворимых пород (известняки, ангидриты, аргиллиты, песчаники и др.). Общее содержание нерастворимых отложений может доходить до 20-30%. Экранируя поверхность обменных процессов, нерастворимые отложения существенно затрудняют выбор оптимальной схемы размыва емкости и резко снижают эффективность работ. Различными инструктивными документами допускается в рабочей зоне размыва горизонтальных нерастворимых пластов мощностью до 2,5 м, поскольку считается, что пласты такой мощности способны самообрушаться при достижении контуром размыва проектных значений. Однако обнажение пласта, как правило, не достигает проектного контура хранилища, мощность пластов может значительно превышать 2,5 м. В таких условиях возможно самообрушение лишь трещиноватых несолевых отложений, в которых трещины заполнены рыхлым материалом. В большинстве случаев требуется выполнение работ по разупрочнению пород нерастворимых пластов до уровня, обеспечивающего их самообрушение в процессе размыва хранилища.
Способ обрушения пропластка нерастворимых пород при строительстве подземного резервуара в растворимых солях через скважину поясняется чертежом, где:
1 - соляная залежь;
2 - обсадная труба;
3 - рассолоподъемная труба;
4 - водоподающая труба;
5 - обезвоженный защитный слой под подошвой пропластка 6, образованный разгрузочным материалом с плотностью, меньшей плотности воды;
6 - нерастворимый пропласток;
7 - изолирующая перегородка, например из эластичной замкнутой оболочки;
8 - подводящий шланг эластичной замкнутой оболочки;
9 - нагнетательное устройство эластичной оболочки, например компрессор или насос.
Способ обрушения пропластка нерастворимых пород при строительстве подземного резервуара в растворимых солях через скважину осуществляется следующим образом. Соляную залежь 1 с нерастворимым пропластком 6 вскрывают скважиной, обсаживают ее, оборудуют коаксикально расположенными рабочими трубами: обсадной 2, рассолоподъемной 3 и водоподающей трубами. Подают растворитель по водоподающей трубе 4 (например, воду), а по зазору между обсадной трубой 2 и рассолоподъемной трубой 3 в камеру подают нерастворитель (например, дизельное топливо), который, растекаясь под кровлей камеры, образует защитную "пленку". Обнажают путем растворения соляной залежи 1 и выдавливания рассола по зазору между рассолоподъемной трубой 3 и водоподающей трубой 4 подошву и кровлю нерастворимого пропластка 6. После создания обнажений под подошву пропластка 6 подают разгрузочный материал с плотностью, меньшей плотности воды, образующий обезвоженный защитный слой 5 под подошвой пропластка 6. Толщину обезвоженного защитного слоя 5 выбирают большей 0,2 толщины пропластка нерастворимых пород в соотвествии с выражением εсл<0,3εпл, где εсл - относительная деформация обезвоженного защитного слоя материала, εпл - относительная деформация пропластка в области предельных значений для обеспечения эффективного обрушения пропластка 6. После этого устанавливают путем спуска по водоподающей трубе 4 изолирующую перегородку 7 в кольцевом пространстве пропластка 6, выполненную в виде эластичной замкнутой оболочки с наполнителем. Затем по подводящим шлангам 8 нагнетают в нее с помощью нагнетательного устройства 9 наполнитель, разделяя камеру на две емкости под и над пропластком 6. За счет использования изолирующей перегородки 7 в виде эластичной оболочки возможно ее извлечение для последующего использования. В верхней емкости резервуара создают перепад давления, достаточный для обрушения пропластка 6 нерастворимых пород за счет нагнетания в скважину жидкости. Для повышения эффективности способа в качестве разгрузочного материала можно использовать пенополистирол или полипропилен, обладающие свойствами создавать при подаче в камеру обезвоженный защитный слой 5 под подошвой пропластка 6. Эластичную оболочку в зависимости от условий работы заполняют воздухом, водой или рассолом. Использование в качестве материала изолирующей перегородки 7 эластичной оболочки из резинокорда позволит сократить затраты времени на установку ее в скважине. После обрушения пропластка 6 сбрасывают давление с полости изолирующей перегородки 7 и извлекают ее из скважины. После проведения операций способа проводят дальнейший размыв подземного резервуара.
Применение данного способа обрушения пропластка нерастворимых пород при строительстве подземного резервуара в растворимых солях через скважину обеспечивает следующие преимущества:
- позволяет повысить воздействия на пропласток нерастворимых пород;
- позволяет расширить область возможного строительства резервуаров в растворимых породах.
1. Способ обрушения пропластка нерастворимых пород при строительстве подземного резервуара в растворимых солях через скважину с использованием нерастворителя, включающий обнажение подошвы и кровли пропластка с созданием выработок путем подачи растворителя по одной из коаксиально расположенных колонн и отбора рассола по другой колонне, воздействие давления вышележащего столба жидкости на обнаженный пропласток с использованием изолирующей перегородки в кольцевом пространстве пропластка, причем в скважине создают перепад давления, достаточный для обрушения пропластка нерастворимых пород за счет нагнетания в скважину жидкости, отличающийся тем, что после обнажения подошвы и кровли пропластка образуют обезвоженный защитный слой под подошвой пропластка путем подачи под его подошву разгрузочного материала с плотностью, меньшей плотности воды, причем толщину обезвоженного защитного слоя выбирают большей 0,2 толщины пропластка нерастворимых пород, при этом изолирующую перегородку выполняют в виде эластичной оболочки с наполнителем.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве разгрузочного материала применяют пенополистирол.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве разгрузочного материала применяют полипропилен.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала эластичной оболочки используют резинокорд.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя эластичной оболочки используют воздух.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя эластичной оболочки используют воду.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя эластичной оболочки используют насыщенный рассол.
