Основные принципы подземного хранения газа в пористых нефтяных или водоносных пластах

Подземные резервуары в каменной соли сооружаются в соляных залежах всех морфологических типов и различного возраста: от кембрия до неогена. С точки зрения технологии строительства большое значение имеют состав соленосных отложений, глубина их залегания и температура пород. Содержание нерастворимых включений в каменной соли, принятое по данным мирового опыта, не должно превышать 35%. Все существующие в мире подземные резервуары расположены в соляных толщах, залегающих, как правило, в диапазоне глубин 300 - 1400 м.

Для водообеспечения используются слабоминерализованные промстоки или осуществляется водозабор из поверхностных водоемов и водотоков. В ряде случаев используется водозабор из подземных вод, в том числе минерализованных.

Технология создания подземных резервуаров в каменной соли связана с необходимостью утилизации большого количества образующегося рассола. При создании 1 м3 геометрического объема выработки образуется 8 – 10 м3 рассола. Как правило, рассол передается рассолопотребляющему предприятию или закачивается в недра при заводнении нефтяных и газовых месторождений либо в поглощающий водоносный горизонт. Общая минерализация воды поглощающего горизонта должна быть, как правило, не менее 35 кг/м3. Критерий определен по экологическим требованиям, поскольку сброс рассола допускается в поглощающие горизонты с водами, непригодными для использования в народном хозяйстве. Величина 35 кг/м3 - граничное значение при переходе минерализованных вод в рассолы, которые, как правило, залегают в зоне застойных вод и не используются в народном хозяйстве, за исключением отдельных случаев, когда они являются бальнеологическими или содержат ценные компоненты, извлекаемые как полезное ископаемое.

Мозырское подземное хранилище газа располагается в пределах северной части Мозырского соляного купола. Кровля соляной залежи вскрыта на глубинах 772-900 м. Вскрытая часть соляного массива характеризуется сложным строением. Слои соли и нерастворимых пород не имеют выдержанного простирания, смяты в нарушенные крутопадающие складки. Интервалы заложения подземных резервуаров распределены в диапазоне глубин 840-1150 м, а мощность рабочих толщ в пределах 65-161 м. В ряде эксплуатационных скважин внутри интервала заложения имеют место прослои нерастворимых пород, мощность которых изменяется от 2 до 8 м, а углы падения - 50-80о. Построено девять резервуаров.

Подготовка установок и сооружений подземного комплекса площадки вагоноремонтных компаний Мозырского ПХГ к технологическому процессу строительства подземных резервуаров методом растворения каменной соли водой через буровые скважины производится в соответствии с требованиями СНиП 34-02-99  и СП 34-106-98 , а также ПБ 08-83-95.

Основные исходные данные, принятые при разработке технологического регламента строительства подземного резервуара:

Конструкция скважины:

-Основная обсадная колонна диаметром 324´12; башмак колонны установлен на отметке 975 м.;

-Внешняя подвесная эксплуатационная колонна диаметром 219м;

-Центральная подвесная эксплуатационная колонна диаметром 146м.

-Заложение подземного резервуара принято в интервале 1015 - 1200 м.;

-Средняя температура подаваемой в скважину воды - 12±2°C.;

-Средняя минерализация воды - 0 г/л.;

-Средняя температура горного массива в интервале заложения подземного резервуара - 18°C.;

-Средняя плотность соли в массиве - 2150 кг/м3.;

-Среднее содержание нерастворимых включений в каменной соли в интервале заложения подземного резервуара - 6%.

 Нерастворитель –  топливо дизельное З-0,2 минус 35 ГОСТ 305-82. В качестве технологической схемы создания подземного резервуара принята схема формированием выработки в девять ступеней. На всех ступенях последовательно применяются противоточная и прямоточная схемы подачи растворителя. Указанные действия позволяют создать в заданном интервале глубин устойчивую выработку полезным объемом 305±5 тыс.м3.

Строительство подземного резервуара осуществляется путем применения прямоточной и противоточной схем подачи растворителя.

Скважина, закрепленная основной обсадной колонной из труб диаметром 324 мм, оборудуется двумя подвесными колоннами из труб диаметром 219 и 146 мм, которые размещаются по принципу «труба в трубе». Устье скважины оборудуется специальным оголовком.

Техническая вода для растворения каменной соли подается в скважину насосами НПС 120/65-750.

Гидроакустические исследования подземной выработки проводятся после окончания отработки каждой ступени размыва.

Положение уровня «нерастворитель–рассол» контролируется подбашмачным и манометрическим методами.

Расход воды контролируется с помощью расходомеров.

Концентрация выдаваемого рассола измеряется стеклянными ареометрами (денсиметрами) с диапазоном измерений 1000–1080 кг/м3, 1080–1160 кг/м3 и 1160–1200 кг/м3 и ценой деления 1 кг/м3. Измерения плотности рассола ареометрами проводятся при температуре 20°С. Для измерения температуры воды, рассола и нерастворителя используются термометры с диапазоном измерений 0–100°C и ценой деления 1°С.

На всех ступенях создания подземного резервуара помимо расходных параметров предусматривается контроль давления и температуры воды и выдаваемого рассола. Результаты измерений фиксируются в специальном журнале и сопоставляются с данными регламента создания резервуара.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Описание технологического процесса сооружения ПХГ

 

Процесс сооружения подземного резервуара через скважину подразделяется на девять последовательных ступеней. На первой ступени расход воды (50±5) м3/ч, на последующих (90±10) м3/ч. Уровень границы «рассол–нерастворитель» на всех ступенях устанавливается на отметке башмака внешней подвесной колонны. Отработка каждого этапа каждой ступени считается законченной по достижении номинального объема выработки (определяется косвенно по количеству выданной на поверхность соли), предусмотренного регламентом.

На первой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1173 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1197,5 м. Отработка ступени производится в два этапа. На первом этапе принят прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 13,3 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (10..145±5) г/л. На втором этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа (первой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 23,4 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (260±10) г/л.

На второй ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1155 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1190 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 38,7 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (230±20) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 50,7 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (185±10) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (второй ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 58,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (260±15) г/л.

На третьей ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1135 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1180 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки должен составляет 73,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (250±25) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 91,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (205±10) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (третьей ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 103,6 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (265±30) г/л.

На четвертой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1115 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1160 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 119,7 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (280±20) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 135 тыс.м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (210±5) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (четвертой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 144,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (290±15) г/л.

На пятой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1095 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1140 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 157 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (255±30) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 167 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (195±10) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (пятой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 180 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (290±20) г/л.

На шестой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1075 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1140 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 193,3 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (310±5) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 211 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (215±10) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (шестой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 225,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (305±10) г/л.

На седьмой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1055 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1100 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 235,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (280±10) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 245,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (195±5) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (седьмой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 255 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (280±20) г/л.

На восьмой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1035 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1100 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 265 тыс.м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (300±15) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 274,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (210±15) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (восьмой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 282,5 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (300±10) г/л.

На девятой ступени башмак внешней подвесной колонны труб устанавливается на отметке 1015 м, а центральной подвесной колонны труб на отметке 1080 м. Отработка ступени производится в три этапа. На первом этапе принят противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки первого этапа проектный полный объем выработки составляет 293 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (305±15) г/л. На втором этапе применяется прямоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки второго этапа проектный полный объем выработки составляет 298 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (205±20) г/л. На третьем этапе применяется противоточный режим работы технологической скважины. На момент окончания отработки третьего этапа (девятой ступени полностью) проектный полный объем выработки составляет 305 тыс. м3. Концентрация выдаваемого на этапе рассола изменяется в пределах (300±15) г/л.