CC BY
46
© В.И. Смирнов, А.Г. Позлияков, В.П. Малюков, 2002
УЛК 69.035.4:622.363.1
В.И. Смирнов, А.Г. Позлияков, В.П. Малюков
СТРОИТЕЛЬСТВО ПОЛЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В КАМЕННОЙ СОЛИ НА АГКМ
На Астраханском газоконденсатном месторождении (АГКМ) методом растворения каменной соли через буровые скважины построены подземные резервуары для хранения углеводородных продуктов, а также для продувки газовых скважин после бурения или капитального ремонта: 1А объемом 24 тыс. м , ЗА -
49.8 тыс.м3, 4А - 48,5 тыс.м3, 5А - 21 тыс.м3, 6А - 8,9 тыс.м3, 4УП -
14.8 м3, 9 УП - 27,7 тыс.м3.
В ООО «Подземгазпром» разработана новая технология строительства подземных резервуаров в каменной соли методом растворения через буровые скважины без применения не-растворителя для управления процессом его формирования, что существенно повышает эффективность строительства по сравнению с обычными методами [1].
Современное состояние мировой практики резервуаро-строения для хранения жидких и газообразных углеводородов характеризуется разработкой новых технологий строительства подземных резервуаров в каменной соли методом подземного растворения через буровые скважины.
Существующие технологии строительства подземных резервуаров, как правило, предусматривают формирование подземных выработок проектной формы с помощью нерастворителя. В качестве нерастворителя используются нефтепродукты или сжатые газы.
Предназначение технологии строительства подземного резервуара без применения нерас-творителя состоит в том, чтобы исключить искусственный защитный слой (нерастворитель), прикрывающий соляную потолочину подземного резервуара и
ускорить процесс образования резервуара устойчивой формы. Отличие технологии строительства подземного резервуара без применения нерастворителя в том, что целик каменной соли в кровле выработки используется в качестве ограничителя — изменяющейся границы развития подземного резервуара вверх, которая подрабатывается в пределах проектного контура. Использование каменной соли вместо традиционно применяемого нерастворителя возможно при учете разной интенсивности прироста размеров подземного резервуара по высоте и диаметру, в процессе его образования [2, 3, 4].
По сравнению с предложенной технологией по патенту [5] предусматривается меньшая высота активной зоны растворяемой поверхности на первоначальном этапе и дополнительное принудительное изменение высоты защитного целика каменной соли с периодическим отделением нижней части обсадной колонны на каждом этапе растворения каменной соли. По патенту [6] предусматривается использование нерастворителя на первоначальном этапе отработки подземного резервуара.
Для строительства подземного резервуара осуществляют проходку вертикальной скважины до глубины, соответствующей проектному положению дна резервуара. Скважину крепят основной обсадной колонной таким образом, чтобы ее нижняя часть оказалась расположенной ниже проектной отметки кровли будущего резервуара на определенную расчетную глубину. Затруб-ное пространство основной обсадной колонны качественно цементирует, причем особенно ка-
чественным должно быть цементирование нижней части колонны, контактирующей с каменной солью. После окончания строительства подземного резервуара часть основной обсадной колонны, находящуюся ниже отметки кровли резервуара, отделяют или перфорируют.
Величина заглубления Ь нижней части основной обсадной колонны в верхнюю часть целика каменной соли, предназначенного для строительства подземного резервуара, определяется по следующей зависимости:
I = .ж
\ик
где О - производительность подачи растворителя при строительстве подземного резервуара, м3/с; R - максимальный проектный радиус резервуара, м; Н -проектная высота резервуара, м;
К _ средний коэффициент скорости растворения вертикальной поверхности каменной соли из интервала заложения подземного резервуара, м/с; п - безразмерный коэффициент, учитывающий разную интенсивность прироста размеров подземного резервуара по высоте и диаметру в процессе его строительства.
По геологическим и геофизическим материалам каменная соль встречена скважиной на глубине 643 м. Для проведения процесса растворения каменной соли скважина оборудована двумя подвесными рабочими колоннами, расположенными одна в другой, при этом башмак центральной рабочей колонны диаметром 114,3 мм установлен на 1,0-1,5 м выше забоя скважины и приподнимается по мере выпадения нерастворимых включений на дно резервуара. Башмак внешней подвесной колонны диаметром 177,8 мм установлен ниже башмака основной обсадной колонны диаметром 244,5 мм. На рис. 1 представлена схема строительства подземного резервуара по технологии без применения нерастворителя
Первый этап строительства подземного резервуара отрабатывался на прямотоке, последующие — на противотоке. Контроль за динамикой развития
Рис. 1. Схема строительства подземного резервуара по технологии без применения нерастворителя:
1 — скважина, 2 — цементное кольцо, 3 — основная обсадная колонна, 4, 5 — внешняя и центральная подвесные колонны, 6 — промежуточный контур подземного резервуара, 7 — контур подземного резервуара по окончании строительства, 8 — выпавшие из каменной соли нерастворимые включения
Рис. 2. Вертикальные сечения ПР по материалам звуколокации
кровли выработки за основной обсадной колонной проводится комплексом радиометрических методов в сочетании с термометрией. Определение формы подземного резервуара в процессе строительства осуществлялось проведением звуколокации. Общее представление о форме выработки дают ее вертикальные сечения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, выполненные по материалам звуколокации (рис. 2). Выработка формируется практически близкой к цилиндрической форме, с уходом кровли подземного резервуара выше башмака основной обсадной колонны в пределах, предусмотренных проектным регламентом.
Фактические показатели
строительства подземного резервуара имеют некоторые отклонения от расчетных параметров. Процесс строительства подземного резервуара проводился с производительностью подачи растворителя 50 м3/ч, как и предусматривалось технологическим регламентом, но фактические простои превышают расчетные, в том числе за счет осложнений при солеотложениях в трубных пространствах рабочих колонн.
На момент проведения звуколокации при объеме подземного резервуара ~14800 м3 уход кровли за башмак основной обсадной колонны составил ~15 м, тогда как, по расчетным показателям при объеме подземного резервуара 30000 м3 уход кровли — 32 м. Фактические показатели характеризуют соотношение массоотдачи различных поверхностей контура подземного резервуара в каменной соли в процессе строительства при увеличении искусственно неограниченной высоты активной зоны, как достаточно близкие к расчетным.
На Астраханском ГКМ при сооружении подземного резервуара для утилизации газов продувки эксплуатационных скважин использована технология строительства подземного резервуара методом растворения каменной соли без применения нерастворителя. При этом получен подземный резервуар в виде цилиндра с купольной кровлей и с незначительной асимметрией в направлении юг-север.
Внедрение новой технологии позволило интенсифицировать процесс строительства подземного резервуара примерно на треть по сравнению со сроком
строительства подземного резервуара такого же объема по обычной технологии. При отказе от использования нерастворителя (дизельного топлива), помимо экономии средств, при отработке создается «чистый» подземный резервуар, в котором стенки выработки и рассол не взаимодействовали с «искусственным» компонентом (нерастворителем), что имеет существенное значение при использовании рассола для производства соли.
Применение технологии
строительства подземного резервуара без использования не-растворителя позволяет использовать естественные соотношения параметров массообменных процессов при постоянном росте высоты подземного резервуара. При этом уменьшается расход воды примерно на 20 %, снижается количество выдаваемого на поверхность некондиционного рассола на 20 %, происходит уменьшение воздействия на экологическую обстановку, достигается экономия средств на 15 % от проектной стоимости объекта (без учета досрочного ввода подземного резервуара).
1. Мазуров В.А., Поздняков А.Г., Вологин В.В., Малюков В.П, Сидоров П.Н, Дубровский ЛК, Нечаев Ю.А. А.с. № 991692 «Способ сооружения подземного резервуара в залежах каменной соли».
2. Малюков В.П. Технология строительства ПР без не-растворителя. «Газовая промышленность», 1999, □ 9, с. 38.
3. Смирнов В.П, Поздняков А.Г., Малюков В.П. Новая технология строительства подземного резервуара в каменной соли. «Газовая промышленность», № 11, 2000), с. 62-63.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Maljukov V.P. Mass transfer in zone adjacent to the contour of an underground cavern. 8th World Salt Symposium, Amsterdam, 2000, V. 1, Pp. 291-293.
5. Radomski A., Branka S. Patent № 117859. Sposob lu-gowania podziemnych komor zwlascza w stozach soli.
6. Rodowski L., Sarnecki Z. Wyroba A. Patent № 132381. Sposob lugowania zloz soli.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------------
Смирнов В.П. - профессор, доктор технических наук, действительный член АЕН, генеральный директор ООО «Подзем-газпром».
Поздняков А.Г. - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ООО «Подземгазпром».
Малюков В.П. - научный сотрудник ООО «Подземгазпром».
© М.Г. Круглов, В.П. Малюков, 2002
УЛК 622.363.1
М.Г. Круглов, В.П. Малюков
МИКРОРЕЛЬЕФ ПОВЕРХНОСТИ РАСТВОРЕНИЯ КАМЕННОЙ СОЛИ
Параметры микрогеометрии поверхности растворения каменной соли, образующейся в процессе массоперено-са, определялись для образцов. взятых из вертикальных и горизонтальных подземных резерву-арв (Хаджи-Мумын), модели вертикального резервуара в соляном кубе (Солотвино) — «натурных образцов», а также для образцов растворения вертикальной поверхности керна каменной соли со многих месторождений из экспериментальной установки — «эксперименталь-ных образцов».
1. Анализ компонентов микрогеометрии
Рельеф поверхности каменной соли в подземных резервуарах складывается из компонентов макрогеометрии — асимметрии. «карманов» и других дефектов поверхности, а также неров-
ностей и шероховатости поверхности (параметров микрогеометрии). Компоненты макро- и микрогеометрии играют разную роль в процессе массопереноса при растворении.
В работе использована модель двойного механизма массопере-носа при растворении каменной соли в условиях естественной конвекции [1, 2], причем выделены два слоя у поверхности твердого тела: «неподвижный слой» и «подвижный слой».
«Неподвижный слой» у поверхности включает в себя в твердой фазе растворяемую соль и нерастворимые включения, а в жидкой фазе — раствор каменной соли. Массоперенос в этом слое осуществляется механизмами молекулярной диффузии и конвекции.
«Подвижный слой» расположен за «неподвижным», массопе-
ренос в нем осуществляется механизмами молекулярной диффузии и гидродинамической дисперсии. За «подвижным» слоем расположена область, занятая движущимся в резервуаре раствором, механизм массопе-реноса в ней — конвективный.
В соответствии с этой моделью предлагается «двухслойная» структура микрогеометрии, которая состоит из слоя неровностей и шероховатого слоя.
Под неровностями в работе понимаются относительно крупные компоненты микрогеометрии, с характерными размерами порядка нескольких миллиметров (высотой от 0,32 до 10 мм), а под шероховатостью — компоненты микрогеометрии с характерными размерами порядка нескольких десятых миллиметров и менее (высотой от 0,025 до 320 мкм). Неровности поверхности каменной соли слагаются в основном из выступов соли и рассеянных включений, «кратеров» и «кольцевых кратеров», образующихся в процессе растворения.
Параметры шероховатости, а также методы и средства ее измерения оговорены как международными стандартами (1БО R 468), так и национальными [3]. Общепринятым при измерении параметров шероховатости явля-
