RU2078212C1 - Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment - Google Patents
Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078212C1 RU2078212C1 RU94008797/03A RU94008797A RU2078212C1 RU 2078212 C1 RU2078212 C1 RU 2078212C1 RU 94008797/03 A RU94008797/03 A RU 94008797/03A RU 94008797 A RU94008797 A RU 94008797A RU 2078212 C1 RU2078212 C1 RU 2078212C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brine
- salt
- formation
- chamber
- hydraulic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке растворимых полезных ископаемых, в том числе каменной соли, способом СГД. Изобретение может найти также применение в строительном деле при сооружении через скважины подземных хранилищ для животных и газообразных продуктов. The invention relates to mining and can be used in the development of soluble minerals, including rock salt, by the SRS method. The invention may also find application in the construction business during the construction through the wells of underground storage facilities for animals and gaseous products.
Известен способ скважинной гидродобычи соли, включающий вскрытие соляного пласта буровыми скважинами, гидроизоляцию пород кровли установкой обсадной колонны, размещение в скважине гидродобычного снаряда, подачу воды под давлением, размыв и растворение соли с одновременной выдачей образующегося рассола на поверхность и формированием очистной камеры и управлением формообразованием камеры подачей сжатого воздуха с созданием пневмоподушки и оттеснением гидродинамического уровня рассола в формируемой камере от плоскости ее кровли (см. П.М. Гофман-Захаров "Проектирование и сооружение подземных резервуаров нефтехранилищ", Будвельник, Киев, 1973, с.120-121). A known method of downhole hydro-production of salt, including opening a salt formation by boreholes, waterproofing roof rocks by installing a casing string, placing a hydraulic production projectile in a well, supplying water under pressure, washing out and dissolving the salt, simultaneously delivering the resulting brine to the surface and forming a treatment chamber and controlling the formation of the chamber compressed air supply with the creation of an air cushion and the displacement of the hydrodynamic level of the brine in the formed chamber from the plane of its roof (see PM Hoffman-Zakharov "Design and construction of underground reservoirs of oil storage", Budvelnik, Kiev, 1973, p.120-121).
Сущность способа заключается в том, что нагнетаемый в скважине сжатый воздух используют в качестве нерастворителя, так как с его помощью изолируют верхнюю часть формируемой камеры от воздействия воды и рассола. За счет регулирования местонахождения границы "воздух-рассол" осуществляют управление формообразованием камер, так как приращение объема камеры происходит лишь ниже упомянутой границы. The essence of the method lies in the fact that the compressed air injected in the well is used as a non-solvent, since it isolates the upper part of the formed chamber from the effects of water and brine. By controlling the location of the air-brine boundary, the shaping of the chambers is controlled, since the chamber volume increment occurs only below the boundary.
Недостаток способа заключается в малой производительности гидродобычи (скорости формирования камеры), особенно в начальный период, когда площадь формируемой камеры (поверхность "солесъема") еще мала. The disadvantage of this method is the low productivity of hydraulic production (rate of formation of the chamber), especially in the initial period when the area of the formed chamber (the surface of the "saline removal") is still small.
Наиболее близким заявленному решению является устройство для скважинной гидродобычи соли (А.Д. Молчанов, Л.И. Тимофеев "Интенсификация геотехнологических процессов растворения и выщелачивания". Вища школа, Львов, 1988, с. 122 123), с помощью которого осуществляют способ скважинной гидродобычи соли, принятый за прототип, включающий вскрытие соляного пласта буровыми скважинами, гидроизоляцию пород кровли установкой обсадной колонны, размещение в скважине гидродобычного снаряда, подачу воды подл давлением, размыв и растворение соли с одновременной выдачей образующегося рассола на поверхность и формированием очистной камеры и управление формообразованием камеры подачей сжатого воздуха с созданием пневмоподушки и оттеснением гидродинамического уровня рассола в формуемой камере от плоскости ее кровли. При этом до начала формирования очистной камеры в стенках скважины проходят подготовительные щелевые выработки. The closest to the claimed solution is a device for downhole hydro-salt production (A. D. Molchanov, L. I. Timofeev “Intensification of geotechnological processes of dissolution and leaching. Vishka school, Lviv, 1988, p. 122 123), using which the downhole method is implemented hydro-production of salt, taken as a prototype, including opening a salt formation by boreholes, waterproofing roof rocks by installing a casing string, placing a hydraulic production shell in the well, supplying water under pressure, washing out and dissolving the salt while th issuance produced brine to the surface and forming a cleaning chamber and a control chamber shaping supply compressed air to the creation bellows and ousting hydrodynamic level of brine in the molding chamber from the plane of its roof. In this case, prior to the formation of the treatment chamber in the walls of the well are preparatory slot workings.
Устройство представляет собой гидромониторную секцию добычного снаряда. Секция выполнена в виде выводного исполнительного органа, шарнирно соединенного с корпусом гидродобычного снаряда. Выводной исполнительный орган имеет множество гидромониторных насадок, направленных в направлении выведения исполнительного органа в рабочее положение. The device is a hydromonitor section of a mining projectile. The section is made in the form of a lead-out executive body pivotally connected to the body of a hydro-mining shell. The output executive body has a plurality of hydraulic nozzles aimed in the direction of bringing the executive body into position.
Способ осуществляют следующим образом. После установки снаряда на требуемой отметке подают под давлением воду. Истекающие из исполнительного органа гидромонитиорные струи воздействуют на стенки скважины и размывают в них вертикальный щелевой канал, позволяющий вывести исполнительный орган из транспортного в рабочее положение, то есть перпендикулярно оси снаряда. После этого снаряд плавно приводят во вращение и тем же способом проходят щелевой канал в горизонтальной плоскости. Таким образом проходят серию подготовительных щелевых выработок, увеличивая поверхность солесъема и активизируя тем самым последующую гидродобычу (растворение) соли и формирование очистной камеры. The method is as follows. After installing the projectile at the required elevation, water is supplied under pressure. Hydromonitor jets flowing from the actuator act on the walls of the well and wash out a vertical slotted channel in them, which allows the actuator to be brought out of the transport to the working position, that is, perpendicular to the axis of the projectile. After that, the projectile is smoothly rotated and in the same way pass the slotted channel in the horizontal plane. In this way, a series of preparatory slot workings takes place, increasing the surface of the desalination and thereby activating the subsequent hydro-extraction (dissolution) of the salt and the formation of a treatment chamber.
Недостаток способа низкая надежность работы добычного снаряда, так как выводной исполнительный орган часто ломается, например, при неосторожном, резком страгивании снаряда при повороте. Кроме того, наличие шарнира, механизмов вывода его в рабочее положение и возвращения в транспортное также снижает надежность работы устройства, также оседающая на них соль снижает их подвижность и выводит их из строя. The disadvantage of this method is the low reliability of the production projectile, since the output executive organ often breaks down, for example, when the shell is carelessly sharply flipped when turning. In addition, the presence of a hinge, mechanisms for bringing it to its working position and returning to the transport also reduces the reliability of the device, and the salt deposited on them reduces their mobility and disables them.
Вторым существенным недостатком рассматриваемого технического решения является малый радиус действия гидромониторных струй. Это происходит из-за того, что размыв соли происходит "затопленным забоем", то есть истечение гидродинамических струй происходит в водную среду. В результате из-за одинаковой плотности струй и среды истечения кинематическая энергия струй быстро гаснет, снижается их размывающая способность и радиус действия. The second significant drawback of the considered technical solution is the small radius of action of the jet jets. This is due to the fact that the erosion of salt occurs "flooded bottom", that is, the outflow of hydrodynamic jets occurs in the aquatic environment. As a result, due to the same density of the jets and the outflow medium, the kinematic energy of the jets quickly goes out, their erosive ability and radius of action decrease.
Кроме того, известно, что в процессе гидродобычи соли форма очистной камеры приобретает вид воронки (см. например, Гофман-Захаров "Проектирование.", с. 119). In addition, it is known that in the process of hydro-extraction of salt the shape of the treatment chamber takes the form of a funnel (see, for example, Hoffman-Zakharov "Design.", P. 119).
При этом увеличение поперечных размеров камеры в верхней зоне происходит со значительным опережением. В результате размер пролета кровли достигает критических размеров, в то время как полезный объем камеры остается ниже проектного. Чтобы избежать обрушения кровли, используют способ, обеспечивающий формирование фигурного свода, близкого конфигурации свода естественного равновесия, обладающего большой устойчивостью. Однако процедуры, связанные с осуществлением упомянутого метода, включающего многократные подачу и откачку нерастворителя, связаны с повышенными затратами энергии и времени, что снижает эффективность рассматриваемого технического решения. Таким образом, третьим существенным недостатком прототипа является повышение затрат энергии и времени на формирование очистных камер. Moreover, an increase in the transverse dimensions of the chamber in the upper zone occurs with a significant advance. As a result, the span of the roof reaches critical dimensions, while the usable volume of the chamber remains below the design. To avoid roof collapse, use a method that provides the formation of a figured arch, close configuration of the arch of natural equilibrium, which is highly stable. However, the procedures associated with the implementation of the aforementioned method, including multiple supply and pumping of a non-solvent, are associated with increased energy and time costs, which reduces the effectiveness of the considered technical solution. Thus, the third significant disadvantage of the prototype is to increase the energy and time spent on the formation of treatment chambers.
Известно устройство для скважинной гидродобычи соли, включающее верхний оголовок, водопадающий став, рассолопровод, коаксиально установленный внутри става, сообщенные со ставом гидромониторы и сальник, размещенный между ставом и рассолопроводом. (Авт. св. N 1792893, кл. B 65 5/00, 1993). A device is known for downhole hydro-production of salt, including an upper head, a falling stand, a brine pipe coaxially installed inside the stand, hydromonitors connected to the stand and an oil seal located between the stand and the brine pipe. (Ed. St. N 1792893, class B 65 5/00, 1993).
Недостатком устройства является сложности в управлении при формировании полости заданных параметров. The disadvantage of this device is the difficulty in controlling the formation of the cavity of the specified parameters.
Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности способа за счет сокращения энергозатрат на формирование очистной камеры путем оптимизации геометрических параметров подготовительных выработок, а также за счет увеличения радиуса действия гидромониторных струй путем снижения плотности среды истечения. The aim of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the method by reducing energy consumption for the formation of the treatment chamber by optimizing the geometric parameters of the preparatory workings, as well as by increasing the radius of action of the jet jets by reducing the density of the outflow medium.
Целью изобретения является также повышение надежности устройства за счет упрощения его конструкции. The aim of the invention is also to increase the reliability of the device by simplifying its design.
Поставленная цель достигается тем, что в способе скважинной гидрободычи соли, включающем вскрытие соляного пласта буровыми скважинами, гидроизоляцию пород кровли установкой обсадной колонны, размещение в скважине гидродобычного снаряда, подачу воды под давлением, размыв и растворение соли с одновременной выдачей образующегося рассола на поверхность и формированием очистной камеры и управление формообразованием камеры подачей сжатого воздуха с созданием пневмоподушки и оттеснением гидродинамического уровня рассола в формируемой камере от плоскости ее кровли, при этом до начала формирования очистной камеры в стенках скважины проходят подготовительные щелевые выработки, на период проходки подготовительных выработок гидродинамический уровень рассола в скважине поддерживают ниже гидромониторной секции снаряда. Осушают таким образом забой, и проходкой щелей в пределах контура усеченного конуса, ось которого совпадает с осью скважины, а высота равна мощности соляного пласта, формируют щелевой коллектор, после чего давление воздуха в щелевом коллекторе сбрасывают, заливают его водой и приступают к формированию очистной камеры. This goal is achieved by the fact that in the method of downhole salt water hydrobathing, including opening the salt formation by boreholes, waterproofing the roof rocks by installing a casing string, placing a hydraulic production shell in the well, supplying water under pressure, washing and dissolving the salt, while simultaneously generating the brine to the surface and forming of the treatment chamber and control of the chamber formation by the supply of compressed air with the creation of an air cushion and the displacement of the hydrodynamic level of the brine in the formed its extent from the plane of the roof, wherein prior to the formation in the walls of the cleaning chamber wells tested preparations gap generation, the period of penetration preparatory workings hydrodynamic brine level in the wellbore is maintained below the jetting section of the projectile. In this way, the bottom is drained, and by cutting holes within the contour of a truncated cone, the axis of which coincides with the axis of the well, and the height is equal to the thickness of the salt formation, a slotted collector is formed, after which the air pressure in the slotted collector is released, it is filled with water and the formation of a treatment chamber .
Поставленная цель достигается также тем, что количество щелей в щелевом коллекторе определяют из соотношения:
n≥Q/0,01•rcp•m•cosα
где Q расход воды, м3/ч;
rср средний радиус конуса, м;
m мощность соляного пласта, м;
α угол наклона щели к вертикали, град; 0≅α<90°.
Поставленная цель достигается также тем, что формирование щелевого коллектора осуществляют по-интервально с шагом, кратным длине секции става упомянутого снаряда.This goal is also achieved by the fact that the number of slots in the slotted collector is determined from the ratio:
n≥Q / 0.01 • r cp • m • cosα
where Q is the flow rate of water, m 3 / h;
r cf the average radius of the cone, m;
m salt reservoir thickness, m;
α angle of inclination of the slit to the vertical, degrees; 0≅α <90 ° .
This goal is also achieved by the fact that the formation of a slotted collector is carried out intervalwise with a step that is a multiple of the length of the stav section of the said projectile.
Поставленная цель достигается также тем, что щелевой коллектор формируют в виде винтовой спирали. This goal is also achieved by the fact that the slotted collector is formed in the form of a helical spiral.
Осуществление поставленной цели достигается использованием устройства для скважинной гидродобычи соли, включающим верхний оголовок, водоподводящий став, рассолопровод, коаксиально установленный внутри става, сообщенную со ставом гидромониторную секцию и сальник, размещенный между ставом и рассолопроводом под гидромониторной секцией, содержащей, по крайней мере, один гидромонитор, при этом в кольцевом зазоре между стенками става и рассолопровода коаксиально установлено стопорное кольцо с перепускными отверстиями, жестко закрепленное на внутренней поверхности става, входные торцы гидромониторов жестко установлены на наружной поверхности стопорного кольца и совмещены с упомянутымии перепускными отверстиями, на сальнике жестко установлена ограничительная гильза, наружная поверхность которой выполнена с возможностью герметизации входа в перепускные отверстия стопорного кольца, и ниже ограничительной гильзы в рассолопроводе выполнены отверстия диспергатора, а расстояние между ограничительной гильзой и диспергатором равно половине расстояния между гидромониторной секцией и сальником, при этом коаксиально установленный внутри става рассолопровод выполнен с возможностью перемещения вдоль его продольной оси. The achievement of this goal is achieved by using a device for downhole hydraulic production of salt, including an upper head, a water supply stand, a brine pipe coaxially installed inside the stave, a water monitor section and a stuffing box connected between the stave and a brine pipe under a water monitor section containing at least one hydraulic monitor at the same time, in the annular gap between the walls of the stand and the brine pipe, a snap ring with bypass holes is coaxially mounted, rigidly fixed located on the inner surface of the stand, the inlet ends of the hydraulic monitors are rigidly mounted on the outer surface of the retaining ring and aligned with the aforementioned bypass holes, the restriction sleeve is rigidly installed on the stuffing box, the outer surface of which is made with the possibility of sealing the entrance to the bypass holes of the retainer ring, and below the restriction sleeve in the brine pipe the holes of the dispersant are made, and the distance between the restrictive sleeve and the dispersant is equal to half the distance between the hydromonite polar section and a gland packing, while coaxially mounted within stava rassoloprovod is movable along its longitudinal axis.
Существенность перечисленных выше отличительных признаков заключается в следующем. The materiality of the above distinguishing features is as follows.
Поддержание гидродинамического уровня рассола в скважине ниже гидромониторной секции снаряда обеспечивает "осушение" забоя. Гидромониторные струи из насадок истекают в воздушную среду, имеющую меньшую плотность, чем плотность рассола. В свою очередь уменьшение плотности среды истечения обеспечивает увеличение радиуса действия гидромониторных струй. Maintaining the hydrodynamic level of the brine in the well below the hydromonitor section of the projectile provides drainage of the face. Jet jets from nozzles flow into the air, which has a lower density than the density of the brine. In turn, a decrease in the density of the outflow medium provides an increase in the radius of action of the jet jets.
Формирование щелевого коллектора в пределах контура усеченного конуса обеспечивает выравнивание скоростей увеличения поперечных размеров (диаметра) камеры в верхней и нижней ее зонах в процессе ее формирования. Известно (см. например, Гофман-Захаров), что в отсутствие специальных мероприятий развитие очистной камеры происходит в форме воронки. Упомянутое выравнивание происходит за счет различия в форме воронки и конуса. В то время как диаметр воронки (в направлении сверху-вниз) уменьшается, диаметр конуса увеличивается. Таким образом, формирование в стенках скважины подготовительных щелей в пределах контура усеченного конуса активизирует растворение соли в нижней зоне формируемой камеры и, в итоге, компенсирует опережающее развитие камеры в верхней зоне, то есть способствует более равномерному приращению диаметра камеры по ее высоте. В свою очередь это позволяет отказаться от мероприятий, связанных со строго лимитированной подачей и отбором нерастворителя, обуславливающими повышенные энергозатраты. Другими словами сокращение энергозатрат параметров подготовительных щелевых выработок. The formation of a slotted collector within the contour of a truncated cone ensures equalization of the rates of increase in the transverse dimensions (diameter) of the chamber in its upper and lower zones during its formation. It is known (see, for example, Hoffman-Zakharov) that, in the absence of special measures, the development of the treatment chamber takes place in the form of a funnel. Mentioned alignment occurs due to differences in the shape of the funnel and cone. While the diameter of the funnel (from top to bottom) decreases, the diameter of the cone increases. Thus, the formation of preparatory slits in the borehole walls within the contour of a truncated cone activates the dissolution of salt in the lower zone of the chamber being formed and, as a result, compensates for the accelerated development of the chamber in the upper zone, i.e., contributes to a more uniform increment of the chamber diameter along its height. In turn, this allows you to abandon the activities associated with strictly limited supply and selection of non-solvent, causing increased energy consumption. In other words, reducing the energy consumption of the parameters of preparatory slot workings.
Формирование щелевого коллектора с количеством щелей, определяемым из соотношения n≥Q/0,01•rcp•m•cosα способствует достижению максимальной производительности гидродобычи с начального момента формирования очистной камеры за счет создания оптимального соотношения расхода воды и площади солесъема.The formation of a slit collector with the number of slots determined from the ratio n≥Q / 0.01 • r cp • m • cosα contributes to achieving maximum hydraulic production performance from the initial moment of formation of the treatment chamber by creating the optimal ratio of water flow to salinity removal area.
Осуществление поинтервального формирования щелевого коллектора с шагом, кратным длине секции става обеспечивает сокращение затрат времени на операции по свинчиванию развинчиванию упомянутых секций. Действительно, если для поочередной проходки, например коллектора из шести щелей высотой 100 м каждая с использованием 10-ти метровых, требуется произвести 6 • 100/10 60 операций по развинчиванию, то проходка всех 6-ти щелей в пределах длины каждого 10-ти метрового интервала требует всего одной операции по развинчиванию. Следовательно, на проходку всего коллектора их потребуется 100:10 10. The implementation of the interval formation of a slotted collector with a step that is a multiple of the length of the section of the stand provides a reduction in the time spent on screwing operations to unscrew the said sections. Indeed, if for alternating driving, for example, a collector of six slots 100 m high each using 10 meters, 6 • 100/10 60 unscrewing operations are required, then the driving of all 6 slots within the length of each 10 meter interval requires only one unscrewing operation. Consequently, 100: 10 10 will be required to drive the entire collector.
Формирование коллектора в виде винтовой спирали приводит к созданию щелевых выработок оптимальной формы, так как отработанная (отразившаяся от забоя) вода, стекая по винтовой линии, производит активное попутное растворение соли вплоть до предельного насыщения (310 315 г/л). В случае проходки вертикальных щелей часть отработанной воды в виде брызг опускается вниз, пополняя объемы накапливающегося рассола. При этом концентрация соли в отработанной воде невысока из-за весьма кратковременного контакта с забоем (доли секунды). В случае же горизонтального расположения щелей (в виде отдельных линз) будут образовываться застойные зоны, сдвижение рассола в которых будет отсутствовать, что приведет к торможению процесса растворения соли. The formation of a collector in the form of a helical spiral leads to the creation of slotted workings of an optimal shape, since the waste water (reflected from the bottom) flowing along the helical line produces an active associated dissolution of salt up to the maximum saturation (310,315 g / l). In the case of penetration of vertical slots, part of the waste water in the form of a spray drops down, replenishing the volume of accumulated brine. At the same time, the salt concentration in the waste water is low due to a very short-term contact with the face (fractions of a second). In the case of a horizontal arrangement of cracks (in the form of separate lenses), stagnant zones will form, in which there will be no displacement of the brine, which will lead to inhibition of the salt dissolution process.
Размещение коаксиально стопорного кольца в кольцевой зазоре между стенками става и рассолопровода обеспечивает фиксирование крайнего положения рассолопровода при перемещении его вверх, так как выступ на наружной поверхности ограничительной гильзы имеет диаметр, превышающий диаметр стопорного кольца. The coaxial placement of the retaining ring in the annular gap between the walls of the stand and the brine pipe ensures fixation of the extreme position of the brine pipe when moving it upward, since the protrusion on the outer surface of the restriction sleeve has a diameter exceeding the diameter of the retainer ring.
Жесткая установка входных торцов гидромониторов на наружной поверхности стопорного кольца и совмещение их с перепускными отверстиями, выполненными в этом кольце, обеспечивает гидравлическую связь полости, находящейся внутри ограничительного кольца с затрубным пространством. A rigid installation of the inlet ends of the hydraulic monitors on the outer surface of the retaining ring and combining them with the bypass holes made in this ring provides a hydraulic connection between the cavity inside the restrictive ring and the annulus.
Установка сальника, охватывающего рассолопровод, обеспечивает подвижность рассолопровода относительно става при одновременной гидроизоляции полости става от затрубного пространства. The installation of an oil seal covering the brine pipe provides mobility of the brine pipe relative to the stav while waterproofing the stav cavity from the annulus.
Жесткая установка на рассолопроводе ограничительной гильзы обеспечивает ограничение перемещения рассолопровода в продольном направлении, так как вверху гильза упирается в стопорное кольцо, а внизу в сальник. Rigid installation of a restrictive sleeve on the brine pipe provides for limiting the movement of the brine pipe in the longitudinal direction, since at the top of the sleeve it abuts against the circlip and at the bottom in the stuffing box.
Выполнение наружной поверхности ограничительной гильзы с возможностью герметизации входа в перепускные отверстия стопорного кольца обеспечивает гидроизоляцию полости высоконапорного водоподводящего става от затрубного пространства в момент, когда рассолопровод находится в крайнем верхнем положении. The implementation of the outer surface of the restrictive sleeve with the possibility of sealing the entrance to the bypass holes of the retaining ring provides a waterproofing of the cavity of the high-pressure water supply stand from the annulus at the time when the brine pipe is in its highest position.
Выполнение ниже ограничительной гильзы в стенках рассолопровода отверстий диспергатора и выполнение расстояния между ограничительной гильзой и диспергатором вдвое меньшим расстояния между гидромониторной секцией и сальником обеспечивает гидравлическую связь полости водоподводящего става с полостью рассолопровода, когда последний находится в крайнем верхнем положении, и связь полости рассолопровода с затрубным пространством, когда упомянутый рассолопровод находится в крайнем нижнем положении. The implementation below the restrictive sleeve in the walls of the brine pipe of the dispersant holes and the distance between the restrictive sleeve and the dispersant is half the distance between the hydromonitor section and the stuffing box provides a hydraulic connection of the cavity of the water supply stand with the cavity of the brine pipe, when the latter is in the highest position, and the connection of the brine pipe cavity with the annulus when said brine line is in its lowest position.
На фиг. 1 4 представлены щелевые коллекторы, сформированные, соответственно, вертикальными, горизонтальными, вертикальными и горизонтальными щелями и щелями в виде винтовой спирали. In FIG. Figures 1 to 4 show slotted collectors formed, respectively, by vertical, horizontal, vertical and horizontal slots and slots in the form of a helical spiral.
На фиг. 5 7 представлено устройство (скважинный гидродобычный снаряд) для осуществления предложенного способа. На фиг. 5 ограничительная гильза вместе с рассолопроводом находятся в крайнем нижнем положении, на фиг. 6 в промежуточном и на фиг. 7 в крайнем верхнем положении. На фиг. 8 общий вид эксплуатационной скважины, гидродобычного снаряда и очистной камеры. In FIG. 5 7 presents a device (downhole hydraulic shell) for implementing the proposed method. In FIG. 5, the limiter sleeve together with the brine pipe are in the lowest position, in FIG. 6 in the intermediate and in FIG. 7 in the highest position. In FIG. 8 is a general view of a production well, a hydraulic production shell, and a treatment chamber.
Способ осуществляют следующим образом. Соляной пласт 1 вскрывают буровыми скважинами 2. Обсадными колоннами 3 осуществляют гидроизоляцию пород кровли 4. В скважинах 2 устанавливают гидродобычной снаряд 5, включающий верхний оголовок, высоконапорный водоподводящий став 7, рассолопровод 8, расположенный внутри става 7 коаксиально, и нижний оголовок 9 с гидромониторной секцией, включающий, по крайней мере, один гидромонитор 10. Причем рассолопровод 8 выполнен с возможностью перемещения вдоль своей продольной оси. The method is as follows. Salt layer 1 is opened by boreholes 2.
В кольцевом зазоре между стенками става 7 и рассолопровода 8 жестко установлено стопорное кольцо 11 с перепускными отверстиями 12. Кольцо 11 посредством стабилизатора 13 закреплено на внутренней поверхности става 7. In the annular gap between the walls of the
Входные торцы гидромониторов 10 жестко установлены на наружной поверхности стопорного кольца 11 и совмещены с отверстиями 12. Ниже гидромониторной секции установлен сальник 14, охватывающий рассолопровод 8. На рассолопроводе 8 жестко установлена ограничительная гильза 15, наружная поверхность которой выполнена с возможностью герметизации входа в перепускные отверстия 12 стопорного кольца 11. The inlet ends of the
Ниже ограничительной гильзы 15 в рассолопроводе 8 выполнены отверстия 16 дисперагатора. Below the
К гидромониторам 10 с поверхности через став 7 подают под давлением воду, которая в виде гидромониторных струй 17 вылетает из мониторов 10 и осуществляет размыв (фиг. 5) и растворение (фиг. 6) соли 1 с образованием рассола 18 и выдачей его на поверхность. Water is supplied to pressure monitors 10 from the surface through
Одновременно с подачей воды по затрубному пространству подают сжатый воздух 19, которым опускают гидродинамический уровень 20 рассола 18 ниже гидромониторной секции снаряда 5. Simultaneously with the water supply through the annulus, compressed air 19 is supplied, which lowers the
При этом рассолопровод 8 устанавливают в крайнее нижнее положение так, что ограничительная гильза 15 опирается на сальник 14. В этом положении отверстия 16 диспергатора вместе с рассолопроводом 8 выдвигаются из става 7. Сжатый воздух 19 проникает внутрь рассолопровода 8 и, аэрируя рассол, включает в работу эрлифт, который активирует выдачу рассола 18 на поверхность. In this case, the
Оттеснение гидродинамического уровня 20 рассола 18 ниже гидромониторной секции обеспечивает осушение забоя 21 и гидромониторных струй 17, что способствует сохранению их работоспособности на больших радиусах размыва. Кроме того, подача сжатого воздуха 19 обеспечивает создание пневмоподушки 23 с оттеснением гидродинамического уровня 20 рассола 18 от плоскости 24 кровли формируемой камеры 25, что позволяет использовать воздух в качестве нерастворителя. The ousting of the
Перемещая снаряд 5 вдоль оси скважины 2, вращая его вокруг собственной оси, проходят подготовительные щелевые выработки (щели) 26. При этом проходку щелей 26 осуществляют в пределах контура 27 усеченного конуса, ось которого совпадает с осью скважины 2, а высота равна выемочной мощности соляного пласта (то есть равна проектной высоте очистной камеры 25) и формируют щелевой коллектор 28. By moving the projectile 5 along the axis of the well 2, rotating it around its own axis, preparatory slot workings (slots) 26 are passed. In this case, the
Перед формированием щелевого коллектора 28 определяют количество щелей в нем по формуле n≥Q/0,01•rcp•m•cosα, выход которой основан на следующих рассуждениях.Before the formation of the slotted
Известно, (Гофман-Захаров. Проектирование и сооружение подземных резервуаров нефтегазохранилищ, Будвельник, Киев, 1973, с. 195), что по достижении определенного соотношения между внутренней контактной поверхностью соли S и расходом воды Q величина концентрации рассола устанавливается постоянной. Этот порог соответствует величине Q/S 0,005 м/час. Следовательно, при достижении этого соотношения последующее растворение соли можно вести с нарастающей производительностью, так как возрастающая площадь способна отдавать все больше и больше соль. It is known (Hoffman-Zakharov. Design and construction of underground reservoirs of oil and gas storages, Budvelnik, Kiev, 1973, p. 195) that upon reaching a certain ratio between the internal contact surface of the salt S and the flow rate of water Q, the brine concentration is set constant. This threshold corresponds to a Q / S value of 0.005 m / h. Therefore, when this ratio is reached, the subsequent dissolution of the salt can be carried out with increasing productivity, since the increasing area is able to give more and more salt.
Для этого нужно, правда, увеличивать расход воды. То есть существует реальная возможность интенсифицирования производительности СГД, причем в геометрической прогрессии. To do this, however, it is necessary to increase the flow of water. That is, there is a real possibility of intensifying the performance of SRS, and in geometric progression.
Однако соотношение Q/S 0,005 достигается после продолжительного размыва камеры по традиционной технологии, на что уходят долгие месяцы. Например, для цилиндрической камеры высотой h 150 м это соотношение выполнено (при Q 200 м3/час),
В то же время формирование щелевого коллектора позволяет уже в начальной стадии строительства хранилища получить требуемое соотношение Q/S. At the same time, the formation of a slotted collector allows one to obtain the required Q / S ratio already at the initial stage of construction of the storage facility.
Действительно, если учесть, что каждая щель имеет две контактные поверхности, а их количество n получим 
n Q/0,001 • r • m
С учетом того, что щелевой коллектор формируют в пределах контура усеченного конуса, принимаем r равный значению радиуса в среднем сечении конуса rср (r1 + r2) 2, где r1, r2 - радиусы верхнего и нижнего оснований конуса.Indeed, if we take into account that each gap has two contact surfaces, and their number n we obtain
n Q / 0,001 • r • m
Given that the slotted collector is formed within the contour of a truncated cone, we take r equal to the radius in the middle section of the cone r sr (r 1 + r 2 ) 2, where r 1 , r 2 are the radii of the upper and lower bases of the cone.
Для наклонных (0°<α<90°) щелей вводим тригонометрическую функцию cosα, где α угол наклона щели к вертикали, град. Окончательно получаем соотношение
n = Q/0,01•rcp•m•cosα (1)
Для щелевого коллектора, сформированного горизонтальными щелями, соотношение (1) имеет другой вид.For inclined (0 ° <α <90 ° ) slits, we introduce the trigonometric function cosα, where α is the angle of inclination of the slit to the vertical, deg. Finally we get the ratio
n = Q / 0.01 • r cp • m • cosα (1)
For a slotted collector formed by horizontal slots, relation (1) has a different form.
Исходная формула:
подставив числовые значения получим:
Для приведенных в качестве примера условий (h 150 м, Q 200 м3/ч), получим (rср 20 м) по формуле (1):
substituting the numerical values we get:
For the given conditions as an example (h 150 m, Q 200 m 3 / h), we obtain (r cf. 20 m) by the formula (1):
По завершении формирования щелевого коллектора 28 сжатый воздух, находящийся в нем, сбрасывают, рассолопровод 8 перемещают вверх относительно става 7 и устанавливают ограничительную гильзу 15 в среднем положении между сальником 14 и стопорным кольцом 11. При этом отверстия 16 диспергатора оказываются внутри сальника 14 и герметизируются им. Через став 7 подают воду, которой заполняют сформированный щелевой коллектор 28, после чего, продолжая подавать воду под давлением, приступают к растворению соли 1 и формированию очистной камеры 25. Upon completion of the formation of the slotted
Проходку вертикальных (фиг. 1, 3 и наклонных (фиг. 4) щелей осуществляют, перемещая снаряд 5 в скважине 2 снизу-вверх. При этом высота подъема снаряда 5 ограничена высотой подскважинной вышки или другими техническими характеристиками подъемного устройства 29, то есть имеет некоторый ход в вертикальном направлении. Величину этого хода приравнивают длине одной или нескольких секций става 7 снаряда 5, и в пределах этого хода формируют весь веер щелей 26, то есть формируют щелевой коллектор 28 по-интервально с шагом, кратным длине секции става 7. По завершении формирования щелевого коллектора 28 в данном интервале снаряд 5 поднимают на высоту этого интервала, секции става 7, извлеченные из скважины 2 отвинчивают, вновь присоединяют верхний оголовок 6 к снаряду 5 и приступают к формированию следующего интервала щелевого коллектора 28. The penetration of vertical (Fig. 1, 3 and inclined (Fig. 4) slots is carried out by moving the projectile 5 in the well 2 from the bottom to the top. Moreover, the height of the projectile 5 is limited by the height of the borehole tower or other technical characteristics of the
Отложения каменной соли часто содержат твердые нерастворимые пропластки и включения, которые по мере отмыва опускаются на днище формируемой камеры и накапливаются в зумпфовой ее зоне 30. С целью зачистки этой зоны и подъема накопившегося материала на поверхность, снаряд 5 опускают вниз до входа торцевой (всасывающей) части рассолопровода в накопившиеся отложения. Сдвигают став 7 вниз относительно рассолопровода 8 до упора ограничительной гильзы 15 в стопорное кольцо 11. При этом наружная поверхность гильзы 15 герметизирует вход в гидромониторы 10, а отверстия 16 диспергатора попадают внутрь става 7 фиг. 7. Rock salt deposits often contain solid insoluble interlayers and inclusions, which, as they are washed away, sink to the bottom of the formed chamber and accumulate in its
После этого через став 7 подают сжатый воздух, который через отверстия 16 попадает внутрь рассолопровода, аэрируют столб находящегося там рассола 18. С этого момента начинает работать эрлифт, с помощью которого на поверхность выдают накопившиеся нерастворимые включения 31. В отличии от эрлифта, изображенного на фиг. 5 и работающего лишь на разделе рассол-воздух, данный эрлифт работает на любой глубине. То есть для его работы, например в эумпфовой зоне камеры, не требуется понижения уровня рассола в камере, что позволяет сэкономить энергию и время. After that, compressed air is supplied through
В сравнении с прототипом предложенное техническое решение обладает следующими достоинствами:
высокой степенью надежности работы устройства, так как в нем количество подвижных деталей сведено к минимуму;
увеличенным радиусом действия гидромониторных струй за счет снижения плотности среды истечения;
сокращением энергозатрат на формирование очистной камеры.In comparison with the prototype, the proposed technical solution has the following advantages:
a high degree of reliability of the device, since in it the number of moving parts is minimized;
increased radius of action of jet jets due to a decrease in the density of the outflow medium;
reduction of energy consumption for the formation of the treatment chamber.
Кроме того, проходка целевого коллектора активизирует начальную стадию формирования очистной камеры, что сокращает общее время строительства хранилища. In addition, sinking of the target collector activates the initial stage of the formation of the treatment chamber, which reduces the total construction time of the storage.
Claims (5)
n ≥ Q/0,01•rcp•cosα,
где Q расход воды, м/ч;
rс р средний радиус конуса, м;
m выемочная мощность соляного пласта, м;
α угол наклона щели к вертикали, град.2. The method according to p. 1, characterized in that the number of slots in the slotted collector is determined from the ratio
n ≥ Q / 0.01 • r cp • cosα,
where Q is the water consumption, m / h;
r with p is the average radius of the cone, m;
m extraction capacity of the salt reservoir, m;
α angle of inclination of the slit to the vertical, degrees
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94008797/03A RU2078212C1 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94008797/03A RU2078212C1 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94008797A RU94008797A (en) | 1995-12-10 |
| RU2078212C1 true RU2078212C1 (en) | 1997-04-27 |
Family
ID=20153482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94008797/03A RU2078212C1 (en) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2078212C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465448C1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Device for correcting reservoir shape in rock salt formations |
| RU2477702C2 (en) * | 2011-05-10 | 2013-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method of forming reservoirs in rock salt formations and device to this end |
| RU2517728C1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-05-27 | Сергей Николаевич Кошколда | Hydraulic borehole mining of hard minerals |
-
1994
- 1994-03-16 RU RU94008797/03A patent/RU2078212C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров нефтехранилищ. - Киев: Будивельник, 1973, с. 120 - 121. Молчанов А.Д. и др. Интенсификация геотехнологических процессов растворения и выщелачивания. Львов: Виша школа, 1988, с. 122 - 123. Авторское свидетельство СССР N 1792893, кл. B 65 G 5/00, 1993. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465448C1 (en) * | 2011-05-10 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Device for correcting reservoir shape in rock salt formations |
| RU2477702C2 (en) * | 2011-05-10 | 2013-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Method of forming reservoirs in rock salt formations and device to this end |
| RU2517728C1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-05-27 | Сергей Николаевич Кошколда | Hydraulic borehole mining of hard minerals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2287666C2 (en) | Method for controlling usage of accompanying products from underground zones | |
| CN101539007B (en) | Abrasive jetting device and method for abrasive jetting flow and jetting perforation and multiple fracturing | |
| US3439953A (en) | Apparatus for and method of mining a subterranean ore deposit | |
| RU2312972C2 (en) | Method and device for fluid-containing reservoir isolation | |
| RU2078212C1 (en) | Method of salt hydraulic borehole mining and device for its embodiment | |
| RU2114284C1 (en) | Method and device for removing liquid from gas-condensate well | |
| RU2770831C1 (en) | Method for eliminating freezing and control wells when installing mine shafts using hydrojet technology and a system for its implementation | |
| RU2121568C1 (en) | Method of treating bottom-hole formation zone and device for its embodiment | |
| SU973799A1 (en) | Apparatus for cleaning hole bottom | |
| RU2807619C2 (en) | Method of borehole hydraulic mining of minerals and a device for its implementation | |
| RU2686936C1 (en) | Device for increasing oil recovery of well formations | |
| RU2184852C2 (en) | Method of lifting mineral from unit of underwater mining and device for its embodiment | |
| RU2566343C1 (en) | Method for pulse-wave treatment of productive formation, and device for its implementation | |
| SU1254162A1 (en) | Method of removing materials from subterranean formations through wells | |
| SU1752962A1 (en) | Method and apparatus for restoring bottom under water bodies | |
| RU2157886C1 (en) | Plant for hydrodynamic stimulation of formation | |
| US1289320A (en) | Well construction. | |
| RU2055006C1 (en) | Method of operation of underground compressed gas reservoir | |
| WO2013095195A1 (en) | Method for hydrodynamic stimulation of the bottom region of a seam | |
| SU1328523A1 (en) | Method of hydraulic mining through wells from thick subterranean formations | |
| RU2125160C1 (en) | Method for bore-hole hydraulic mining of solid minerals | |
| RU2004784C1 (en) | Method for well completion and equipment for its realization | |
| SU1221357A1 (en) | Method and apparatus for hydraulic mining of minerals through wells | |
| RU2635928C1 (en) | Method for hydraulic borehole mining | |
| RU2174591C1 (en) | Process of development of productive pool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060920 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100317 |