CC BY
33
--------------------------------------- © В.И. Салохин, А.С. Хрулев,
Д.В. Каналин, 2005
УДК 622.277.3
В.И. Салохин, А. С. Хрулев, Д.В. Каналин
ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОДЪЕМА
НЕРАСТВОРИМОГО ОСАДКА
ж М ровсдснныс в 2004 году научно-
1-1 исследовательские работы позволили получить новые данные по разработке технологии создания подземных выработок в каменной соли методом растворения через скважины, с использованием оборудования для подъема нерастворимого осадка. На основе полученных результатов были обоснованы рекомендации и разработан типовой технологический регламент создания подземных выработок с использованием оборудования для подъема нерастворимого осадка.
В части рекомендаций обобщались и приводились новые результаты исследований процесса осадкообразования нерастворимых включений в подземных резервуарах; процесса переноса нерастворимых включений конвективными потоками при строительстве подземных резервуаров; лабораторных и стендовых испытаний по подъему осадка из подземных резервуаров. На основе проведенных исследований была раз-работана конструкция опытного образца устройства для подъема осадка и успешно проведены его промышленные испытания.
Семинар № 14
Проведенные научно-исследова-
тельские работы и опытно-промышленные испытания оформляются в виде патента на способ создания подземных резервуаров в каменной соли и устройство для его осуществления (заявка № 2003137215).
В технологическом регламенте создания подземных выработок с использованием оборудования для подъема нерастворимого осадка обобщены индивидуальные и групповые регламенты, разработанные при выполнении научноисследовательских и проектных работ на Волгоградском, Калининградском и Ереванском подземном хранилище газа, подземных хранилищах ОАО «Астра-ханьгазпром», Комбината «Прибайкалье», подземном этиленохранилище ОАО «Саянскхимпласт».
В технологический регламент входит описание соляной залежи, характеристики легкорастворимых и нерастворимых включений, описание технологической схемы создания подземной выработки-емкости, расчет формообразования подземной выработки-емкости, расчет осаж-
дения и удаления нерастворимых включений, гидравлические расчеты по скважине, расчет потребности в нерастворителе, расчет параметров устройства для подъема осадка.
Раздел технологии создания подземных выработок-емкостей включает в себя описание технологической схемы создания подземной выработки-ем-кости, расчет формообразования подземной выработки-емкости, расчет осаждения и удаления нерастворимых включений, гидравлические расчеты по скважине, расчет потребности в нерастворителе, расчет параметров устройства для подъема осадка.
Расчет формообразования подземных выработок-емкостей и гидравлические расчеты по скважине проводятся по стандартным методикам
В расчете параметров устройства для подъема осадка обосновывается диаметр колонны для подъема гидросмеси осадка и диаметр кольцевого перфорированного наконечника, а также положение нижнего торца кольцевого наконечника относительно башмака центральной рабочей колонны для различных технологических схем создания подземных резервуаров.
Расчет параметров процесса накопления и удаления нерастворимых включений предлагается производить по разработанной в ООО «Подземгазпром» методике «Расчета параметров процесса осаждения нерастворимых включений при создании подземного резервуара». Проведенные в 2004 году исследования процессов осадкообразования и переноса нерастворимых включений конвективными потоками при строительстве подземных резервуаров в каменной соли позволили внести ряд уточнений и корректив в предлагаемую методику.
Методика расчета параметров процесса осаждения нерастворимых включений при создании подземного резервуара включает в себя:
1. Определение общего количества нерастворимых включений по отдельным
ступеням создания и по выработке-емкости в целом.
Общее количество нерастворимых включений Робщ, т определяется, исходя из объема соли, растворяемой на каждой ступени создания выработки-емкости М</, т и среднего содержания нерастворимых
включений в интервале растворения К , %, по формуле:
Р = М • ко
общ 100 •
2. Определение количества нерастворимых включений, находящихся во взвешенном состоянии и поднятых на поверхность на каждой ступени создания и по выработке-емкости в целом.
Начальная концентрация нерастворимых включений в рассоле на данной ступени создания выработки-емкости Кр, % определяется по концентрации рассола Ср,, т/м3 и по содержанию нерастворимых включений в массиве каменной соли К;, %:
Кр = ко • Ср.
Содержание нерастворимых включений в поднимаемом рассоле определяется по кумулятивной кривой зависимости содержания от гидравлической крупности.
Скорость движения рассола в зоне башмака рассолоподъемной колонны при противоточной схеме подачи растворителя W, м/с определяется как отношение высоты ступени от кровли выработки-емкости до башмака рассолоподъемной колонны Щ м ко времени осаждения тос, с:
Время осаждения тос, с определяется как отношение объема подземного резервуара V/, м3 на начало или конец 1-ой ступени к расходу рассола, поднимаемого на данной ступени, Qi, м3/с.
V'
При прямоточной схеме подачи растворителя нерастворимые частицы в зоне башмака рассолоподъемной колонны перемещаются восходящим потоком растворителя. Скорость перемещения частиц м/с определяется по формуле:
Ж =■
3,9 р„ -рв
Н2
Ре
где рр и ре — плотность рассола в подземной выработке и плотность подаваемого в скважину растворителя, т/м3; Н — расстояние между башмаками подвесных рабочих колонн, м.
По кривой гидравлической крупности определяется содержание нерас-творимых включений, находящихся во взвешенном состоянии Б, %.
Содержание взвешенных нерастворимых включений К1, %, которые поднимаются с рассолом на поверхность, определяется через содержание Б и исходную концентрацию нерастворимых включений во взвеси Кр':
, Б • К
К' =- р
100
Количество нерастворимых включений, находящихся во взвешенном состоянии и поднятых на поверхность Р'тод, т
определяется через среднее содержание нерастворимых включений в рассоле К1, расход поднимаемого рассола р1, м3/с и время отработки ступени т1.
кст • а •т
р' =-
впод
100
Общее количество нерастворимых включений, поднятых на поверхность Репод при создании выработки-емкости, определяется по сумме поднятых нерастворимых включений на всех ступенях отработки 2Репод .
3. Определение количества нерастворимых включений, осевших на дно выработки-емкости.
Количество осевших на дно выработки-емкости нерастворимых включений Ро-
сев, т, определяется через общее количество нерастворимых включений Робщ и количество нерастворимых включений, поднятых на поверхность Рвпод:
Р = Р - Р
1 осев 1 общ 1 впод•
4. Определение количества поднятых на поверхность нерастворимых включений из массы осевших на дно выработки-емкости.
Количество поднятых на поверхность нерастворимых включений из массы осевших на дно выработки-емкости Р0под, т, определяется через объемы осевших на каждой ступени растворения нерастворимых включений Уосев, м3, объем нерастворимых включений, находящихся ниже башмака рассолоподъемной колонны под углом естественного откоса Умо , м3, и концентрацию нерастворимых включений в осадке уос, т/м3. При определении уос необходимо исключить нерастворимые включения находящиеся во взвешенном состоянии и поднимаемые на поверхность.
Р0 =(¥ -V
под \ осев мо } I ос '
Объемы осадков Уосев и Умо определяются по заданной форме дна подземной выработки-емкости, положению башмака рассолоподъемной колонны и углу естественного откоса нерастворимого осадка.
5. Определение количества поднятых и оставшихся на дне выработки-емкости нерастворимых включений и полезного объема подземной выработки-емкости.
Количество поднятых на поверхность нерастворимых включений Рпод, т:
Р = Р + Р
под впод опод
Количество оставшихся на дне выработки-емкости нерастворимых включений Рост, т определяется через общее количество образовавшихся Робщ т и количество поднятых на поверхность Рпод, т нерастворимых включений:
Р = Р - Р
ост общ под
Полезный объем Упол подземной выработки-емкости определяется по разности
между общим объемом Удол, м3, выработки-емкости и объемом оставшихся на дне нерастворимых включений:
Упол — Уобщ — (Рост*Уос).
Результаты работы позволят повысить эффективность создания подземных хранилищ в каменной соли с большим содержанием нерастворимых включений, при
ограниченных по высоте интервалах строительства.
Универсальность разработанных технических решений свидетельствует о широких перспективах их промышленной реализации при строительстве подземных хранилищ в каменной соли и добыче рассола через скважины как в нашей стране, так и за рубежом.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Салохин В.И. - кандидат технических наук, заведующий лабораторией «Строительство ПХГ», Хрулев А.С. - доктор технических наук, ведущий научный сотрудник,
Каналин Д.В. - научный сотрудник,
ООО «Подземгазпром».
