Достоинства и недостатки методов выщелачивания подземных резервуаров каменной соли
Р.О. Качаев, студент кафедры «СПС и ГП», Горный институт НИТУ «МИСиС»
При разработке технологического регламента сооружения подземного резервуара в толще каменной соли крайне важно выбрать подходящий метод выщелачивания. При строительстве газонефтехранилищ в отложениях каменной соли методом выщелачивания через вертикальные буровые скважины применяется большое количество различных способов. Самым простым является растворение массива каменной соли с использованием прямоточного режима подачи растворителя в скважину. При этом подача воды осуществляется через центральную колонну труб, а выдача рассола на поверхность по межтрубному пространству основной обсадной и внешней подвесной колонн. Граница раздела «нерастворитель рассол» удерживается на отметке башмака внешней подвесной колонны. Достоинством данного метода является получение выработки емкости достаточно правильной формы, равномерно развивающейся по высоте. Недостатком метода является получение ненасыщенного рассола за достаточно длительный период времени, а также велика вероятность «прихвата» центральной подвесной колонны нерастворимыми включениями, выпадающими на дно выработки емкости при растворении массива каменной соли.
Противоточный режим подачи растворителя в скважину выглядит привлекательным с позиций получения насыщенного рассола на более ранних сроках строительства подземного резервуара по сравнению с прямоточным режимом. Однако при противоточном режиме активно развивается верхняя часть сооружаемой выработки емкости, что приводит к ее неравномерному развитию по высоте. Данный факт заставляет сокращать высоту отрабатываемых ступеней и увеличивать их общее количество. Достоинство метода – отсутствие опасности «прихвата» центральной рассолозаборной колонны нерастворимыми включениями, так как они в основной своей массе сразу выносятся на поверхность вместе с отбираемым рассолом.
Обвязка устья и конструкция технологической скважины подземного резервуара: 1 – манометр (или датчик давления); 2 – задвижка на линии нерастворителя; 3 – термометр (или датчик температуры); 4 и 5 – задвижки на рассол или воду (в зависимости от режима подачи растворителя в скважину)
Особенностью комбинированного способа создания выработок емкостей является последовательное применение двух технологических схем сооружения выработок емкостей, осуществляемых по вариантам растворения массива каменной соли слоями снизу вверх и сверху вниз. Основная часть выработки емкости сооружается с применением технологической схемы создания выработок емкостей ступенями снизу вверх без перемещения подвесных колонн (заглубленная водоподача). Потолочина выработки емкости формируется с применением технологической схемы сооружения выработок емкостей ступенями сверху вниз и также без перемещения подвесных колонн.
Сближенный противоточный режим подачи растворителя в скважину (заглубленная водоподача) позволяет получать более правильную форму выработки емкости по высоте, почти как при прямоточном режиме, и вместе с тем более высокую концентрацию, близкую к противоточному режиму. Сущность метода заключается в том, что граница раздела «нерастворитель рассол» находится значительно выше башмака внешней подвесной колонны. При этом расстояние от границы раздела «нерастворитель рассол» до башмака внешней подвесной колонны больше, чем между башмаками внешней и центральной подвесных колонн.
Для выбора наиболее эффективного способа строительства были проведены расчеты технологических параметров создания единичной подземной выработки емкости геометрическим объемом 150 тыс. м3 для двух режимов подачи растворителя в технологическую скважину – прямоточный и противоточный. Очевидно, что концентрация получаемого рассола при сооружении подземного резервуара будет зависеть не только от выбранного режима выщелачивания, но и от производительности подачи растворителя в скважину.
Для определения оптимального количества ступеней размыва подземной выработкиемкости необходимой формы и геометрического объема были произведены расчеты технологических параметров размыва на прямоточном и противоточном режимах при одинаковых производительностях по подаче воды в скважину. В результате было установлено, что для формирования устойчивой кровли выработки емкости общим геометрическим объемом 150 тыс. м3 в заданном интервале вполне достаточно четырех ступеней.
Тем самым основными факторами, влияющими на формообразование создаваемой подземной выработки емкости, получение рассола необходимой концентрации и продолжительность его сооружения являются: выбор способа подачи растворителя в подземную выработку емкость; производительность подачи растворителя; принятое количество ступеней размыва; расстояние между башмаками подвесных рабочих колонн и контроль нерастворителя.
