Строительство ПХГ в каменной соли

ПХГ в каменной соли включает в себя на стадии строительства: технологические скважины, подземные выработки-ёмкости, водорассольный комплекс (водозаборы, насосные станции для воды и рассо­ла, нагнетательные скважины, водо и рассолопроводы, рассолоот-стойники и т.д.), контрольно-наблюдательные скважины, производст­венно-административные здания, инженерные коммуникации рис. 9. На ста­дии эксплуатации - парк подземных резервуаров, наземный техноло­гический комплекс (компрессорная станция, установки очистки и ох­лаждения газа, узел замера расхода газа, установки подготовки газа к транспорту, газовые шлейфы и коллекторы и др.), производственно-административные здания, инженерные коммуникации.

Рис. 9. Схема сооружения ПХГ в каменной соли.

При подаче растворителя (пресная вода) через буровую сква­жину в верхнюю часть соляной залежи и отборе раствора из нижней части, в силу законов гравитации, выработка будет иметь форму ко­нуса с основанием вверху и вогнутыми внутрь фигуры образующими.

Такая схема подачи растворителя называется противоточной.

Пре­имущества подобной схемы рассолодобычи состоят в наиболее быст­ром наращивании концентрации добываемого рассола вплоть до его насыщения и в отсутствие потребности в нерастворителе.

Недостат­ками метода являются: малый объём добычи соли из скважины из-за быстрого зашламования нижней части выработки; опережающее раз­витие плоской потолочины выработки, приводящее к обнажению зна­чительных площадей соляной залежи, которая способствует просад­кам поверхности над выработками, вывалам из потолочин вплоть до обрушения вышележащих пород, может быть и до поверхности зем­ли.

При подаче растворителя в нижнюю часть соляной залежи и отборе раствора из верхней части вначале выработка развивается в форме висячей капли, затем превращается в цилиндр, а в дальней­шем в усеченный конус с развитым основанием в верхней части вы­работки, т.е. в фигуру, практически аналогичную создаваемой на про­тивотоке.

Эта схема подачи растворителя называется прямоточной.

Она при значительных размерах диаметра выработки и небольших производительностях подачи растворителя обладает недостатками противо­точной, к которым добавляется ещё один - концентрация рассола в этом случае ниже, чем при противоточной. Преимуществом прямо­точного метода по сравнению с противоточным является более рав­номерное развитие выработки по высоте в начальный период процес­са растворения соли.

Дальнейшим развитием технология рассолодобычи обязана Трэмпу и Кулле, которые предложили управляемые методы отработ­ки массива каменной соли. Управляемость отработки массива камен­ной соли достигалась за счёт использования нерастворителя, который вводился в скважину. При таком методе отработки массива каменной соли предусматривается создание подготовительной выработки (гид­ровруба) небольшой высоты (несколько метров) и большого диаметра (практически конечный диаметр выработки после выемки всей соли) с применением нерастворителя. Трэмп предложил применять газооб­разный нерастворитель - сжатый воздух, а Кулле предложил приме­нять жидкий нерастворитель - сырую нефть. После сооружения гид­ровруба отработка соли осуществляется на всю проектную высоту выработки-ёмкости с диаметром, соответствующим диаметру гидро­вруба. При этом освобождённая от нерастворителя потолочина гидро­вруба интенсивно растворяется, поднимаясь вверх, препятствуя при этом быстрому зашламованию, повышая концентрацию рассола и улучшая формообразование. Эта промежуточная технология приве­ла к разработке послойной технологии формирования выработки.

Теория и практика создания подземных выработок-ёмкостей в каменной соли начали развиваться в нашей стране с 1959 года на ба­зе теории и практики рассолодобычи через буровые скважины. Тех­нология рассолодобычи к 1959 году была в основном разработана и освоена на основе послойного способа отработки каменной соли че­рез вертикальные буровые скважины в направлении «снизу-вверх» с использованием жидкого нерастворителя. Эта технология в макси­мально возможной степени обеспечивала управляемую отработку ме­сторождений каменной соли.

Казалось бы, что данная технология могла автоматически, с не­которыми модернизациями, быть перенесена в сферу строительства резервуаров подземных хранилищ газонефтепродуктов. Однако это произошло не сразу, в связи с отсутствием в стране до 1964 года спе­циальных приборов для контроля за формой выработок. Методы рас­чёта параметров отработки массива каменной соли не могли быть на­дёжно сопоставлены с фактическими результатами. Поэтому было очевидно, что расчётные методы и схемы отработки массива камен­ной соли, существовавшие до появления такого прибора, потребовали существенной корректировки. Это и подтвердил первый опыт строи­тельства подземного резервуара методом послойной отработки мас­сива каменной соли «снизу-вверх» с предварительным созданием подготовительной выработки.

Отличительной особенностью технологии строительства выра­ботки-емкости методом «сверху-вниз» являлось то, что эта техноло­гия предусматривает применение большого количества нерастворите­ля.

В дальнейшем совершенствовалась технология сооружения выработок-емкостей по части сокращения количества нерастворителя и замены его на газообразный.

К настоящему времени при строительстве подземных резер­вуаров применяется в основном технология, основанная в принципе на комбинированной схеме, когда значительная часть выработки от­рабатывается послойно «снизу-вверх», а остальная «сверху-вниз» при заглубленной водоподаче, но с применением относительно не­большого объёма нерастворителя. Такая схема применяется в основ­ном при строительстве резервуаров в пластах средней и большой мощности.

Позднее для целенаправленного воздействия на процесс рас­творения соли с целью его ускорения и более активного воздействия на формирование выработки была предложена технология с исполь­зованием энергии затопленных струй. При этом методе вода подаётся через центральную колонну в выработку в виде четырёх горизонталь­но направленных затопленных струй, формируемых с помощью спе­циальных насадок. По этой технологии построено несколько резер­вуаров геометрическим объёмом от 10 до 60 тыс. м³. Принципиальная технологическая схема эксплуатации подзем­ного хранилища природного газа, созданного в отложениях каменной соли, приводится на рис. 10.

Рис 10. Схема эксплуатации ПХГ в каменной соли.

Закачка или отбор природного газа в зависимости от режима эксплуатации хранилища осуществляется как в одиночный резервуар, так и группу резервуаров.

Закачка газа осуществляется следующим образом. Природный газ из магистрального газопровода по газо­проводу-отводу направляется на площадку подземного комплекса хранилища. Если хранилище размещено недалеко от магистрального газопровода, в этом случае газ на площадку хранилища подается без использования дополнительной компрессорной станции. Если храни­лище размещено на достаточном расстоянии от магистрального газо­провода и энергии сжатого газа, находящегося в газопроводе, не хва­тает для подачи его на площадку хранилища, в этом случае сооружа­ется промежуточная компрессорная станция.

Попадая на площадку наземного комплекса хранилища, газ сна­чала очищается от твердых механических и жидко капельных примесей. Затем, проходя через узел замера количества газа, поток направляется к компрессорной станции. После компрессирования в каждой ступени газ охлаждает­ся в холодильнике, проходит через маслоотделитель и направляется на устье подземного резервуара. В выработку-емкость газ закачивается по подвесной колонне.

Межтрубное пространство обсадной и подвесной колонн изолируется с помощью пакера и заполняется антикоррозийной жидкостью.

Отбор газа из выработки-емкости осуществляется по подвес­ной колонне. Прежде чем газ попадает в магистральный газопровод, он проходит полный цикл подготовки газа к транспорту. При этом изменяются давления, температура и влажность газа. Первоначаль­но в узле дросселирования снижается давление газа до величи­ны, соответствующей давлению в магистральном газопроводе. Далее поток газа, поочередно проходя через сепаратор для вы­деления капельной жидкости (если в газе есть), теплообменник, где происходит подогрев газа, установку осушки газа и узел замера, подается по газопроводу-отводу в магистральный газо­провод.

Универсальность подземных хранилищ каменной соли заключается в возможности хранения в них не только газообразных но и жидких углеводородов, а также продуктов их переработки.

Важная роль отводится созданию подземных резервуаров в каменной соли для сбора газоконденсатного сырья, подготовки газа к транспорту, захоронения отходов производства, промысловой подготовки нефти и газа, продувке газовых скважин.

Помимо задач сбора и хранения углеводородов подземные резервуары в каменной соли предполагается использовать в технологических целях – для инерционно-гравитационной сепарации газоконденсатных смесей и обводнённых жидких углеводородов, т.е. промысловой подготовки к раздельному транспорту добываемого сырья (рис. 11).

а)

б)

Рис 11. а) установка промысловой подготовки газа на газоконденсатном месторождении,

б) установка промысловой подготовки нефти.