RU2213032C2

RU2213032C2 - Method of construction of tanks in limited-thickness rocks salt formations

Info

Publication number: RU2213032C2
Application number: RU2001135174A
Authority: RU
Inventors: В.В. Александров; В.И. Салохин; А.С. Хрулев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Подземгазпром"
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: oil producing, gas, chemical industries. SUBSTANCE: invention relates to construction of underground tanks through rock salt wells by dissolving of salt and it can be used for producing of salt in limited thickness formations. According to proposed method, directional well is drilled with its outlet into horizontal position near foot of salt formation, mounting of casing string and processing tubing is carried out with arrangement of processing tubing shoe at well bottom, solvent is delivered and brine is pumped out to daylight surface with alternating straight-flow and opposite flow modes of delivery of solvent and pumping out of brine. Shoe of casing string is installed over roof of formation, additional processing tubing is lowered into well whose shoe is installed at end of slanted section of well close to foot of salt formation to suck out more concentrated brine, and liquid or gaseous non-solvent is delivered into casing string. Invention it possible to construct underground storage in rock salt of limited formation thickness through one well. EFFECT: improved efficiency of salt producing. 2 cl, 1 ex, 32 dwg

Description

Изобретение относится к строительству подземных резервуаров через скважины в каменной соли путем ее растворения и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности при создании подземных хранилищ и для добычи соли в пластах ограниченной мощности. The invention relates to the construction of underground reservoirs through wells in rock salt by dissolving it and can be used in the oil, gas and chemical industries to create underground storage facilities and for salt production in formations of limited power.

Известен способ создания горизонтального резервуара в пласте каменной соли, включающий бурение вертикально-горизонтальной скважины с размещением ее горизонтального участка у подошвы пласта каменной соли, перекрытие скважины обсадной колонной до уровня кровли создаваемого подземного резервуара, монтаж в скважине технологической колонны труб таким образом, чтобы башмак технологической колонны труб находился у забоя скважины, подачу воды по технологической колонне труб и выдачу получаемого рассола на поверхность по обсадной колонне труб [Мазуров А.В. Подземные газонефтехранилища в отложениях каменной соли. М.: Недра, 1982, с. 125]. A known method of creating a horizontal reservoir in a rock of rock salt, including drilling a vertically horizontal well with placing its horizontal section at the bottom of the reservoir of rock salt, blocking the well with a casing string to the roof level of the created underground reservoir, installing a pipe in the well so that the shoe is technological the pipe string was at the bottom of the well, the water supply through the pipe production string and the output of the resulting brine to the surface along the casing string rub [Mazur AV Underground gas and oil storage in rock salt deposits. M .: Nedra, 1982, p. 125].

Недостатком данного способа является извлечение из скважины ненасыщенного рассола из-за того, что башмак обсадной колонны туб, по которой рассол вытесняется на поверхность, располагается на уровне кровли создаваемой емкости, где концентрация рассола на 30% ниже концентрации насыщенного рассола. The disadvantage of this method is the extraction of unsaturated brine from the well due to the fact that the casing shoe of the tubing along which the brine is forced to the surface is located at the roof level of the created tank, where the brine concentration is 30% lower than the concentration of saturated brine.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ создания горизонтального подземного резервуара в пласте каменной соли, включающий бурение вертикально-горизонтальной скважины с размещением ее горизонтального участка у подошвы пласта каменной соли, монтаж в скважине обсадной и технологической колонн труб, башмаки которых находятся на одном уровне у подошвы пласта соли, подачу растворителя и отвод рассола на земную поверхность с чередованием прямоточного и противоточного режимов подачи воды и отбора рассола [Мазуров А.В. Подземные газонефтехранилища в отложениях каменной соли. М.: Недра, 1982, с. 128]. Closest to the claimed technical solution is a method of creating a horizontal underground reservoir in a rock of salt, comprising drilling a vertically horizontal well with placing its horizontal section at the bottom of the rock of salt, installing casing and pipe casing in the well whose shoes are at the same level the soles of the salt formation, the supply of solvent and the removal of brine to the earth's surface with alternating direct-flow and counter-current modes of water supply and selection of brine [Mazur in AV Underground gas and oil storage in rock salt deposits. M .: Nedra, 1982, p. 128].

Этот способ позволяет отводить насыщенный рассол на земную поверхность, однако, создаваемые подземные резервуары не могут быть использованы в качестве подземных хранилищ, так как их конструкция не позволяет удалять из резервуара хранимый над рассолом продукт. This method allows you to divert saturated brine to the earth's surface, however, the created underground tanks cannot be used as underground storage, since their design does not allow to remove the product stored above the brine from the tank.

Решаемая задача заключается в создании подземного резервуара в маломощных пластах каменной соли через одну скважину с одновременным повышением эффективности извлечения соли. The problem to be solved is to create an underground reservoir in low-power strata of rock salt through one well while increasing the efficiency of salt extraction.

В сравнении с прототипом предложенное техническое решение обладает следующими преимуществами:
- возможность управления процессом формирования подземного резервуара;
- использование резервуара для хранения жидких и газообразных углеводородов;
- извлечение из скважины насыщенного рассола на более ранней стадии растворения пласта соли;
- возможность создания нескольких резервуаров с использованием одного и того же вертикального участка скважины.In comparison with the prototype, the proposed technical solution has the following advantages:
- the ability to control the formation of the underground reservoir;
- use of a reservoir for storing liquid and gaseous hydrocarbons;
- extraction from the well of saturated brine at an earlier stage of dissolution of the salt formation;
- the ability to create multiple tanks using the same vertical section of the well.

Сущность предлагаемого способа заключается в использовании способа сооружения подземных резервуаров в пластах каменной соли ограниченной мощности, предусматривающего бурение направленной скважины с выходом ее в горизонтальное положение вблизи подошвы соляного пласта. В скважине монтируют обсадную и технологическую колонны труб с расположением башмака технологической колонны труб у забоя скважины. Затем подают растворитель и отводят рассол на земную поверхность с чередованием прямоточного и противоточного режимов подачи растворителя и отбора рассола. The essence of the proposed method is to use the method of constructing underground reservoirs in strata of rock salt of limited power, which involves drilling a directional well with its horizontal position near the sole of the salt formation. The casing and pipe string are mounted in the well with the location of the shoe of the pipe string at the bottom of the well. Then the solvent is supplied and the brine is removed to the earth's surface with alternating direct-flow and counter-current modes of supply of the solvent and selection of brine.

При этом согласно предлагаемому способу башмак обсадной колонны устанавливают над кровлей соляного пласта. В скважину спускают дополнительную внешнюю технологическую колонну труб, башмак которой устанавливают в конце наклонного участка скважины вблизи подошвы соляного пласта для отбора более насыщенного рассола, а в обсадную колонну труб подают жидкий или газообразный нерастворитель. Moreover, according to the proposed method, the casing shoe is installed over the roof of the salt formation. An additional external process pipe string is lowered into the well, the shoe of which is installed at the end of the inclined section of the well near the sole of the salt formation to select more saturated brine, and a liquid or gaseous non-solvent is fed into the casing of the pipes.

Отличие способа заключается также в том, что башмак обсадной колонны труб устанавливают в вертикальном участке скважины. The difference of the method also lies in the fact that the shoe of the casing string of pipes is installed in a vertical section of the well.

Установка башмака обсадной колонны труб над кровлей пласта каменной соли с подачей внутрь этой колонны нерастворителя позволяет управлять формообразованием подземного резервуара путем изменения в нем уровня нерастворителя. По окончании строительства подземного резервуара через обсадную колонну труб производят его заполнение хранимым газообразным или жидким продуктом, а также удаление продукта из резервуара для выдачи потребителю. The installation of the shoe of the casing string of pipes over the roof of the rock salt layer with the supply of a non-solvent inside this string allows you to control the formation of the underground reservoir by changing the level of non-solvent in it. Upon completion of the construction of the underground reservoir through the casing string of pipes, it is filled with the stored gaseous or liquid product, as well as removing the product from the tank for delivery to the consumer.

Установка башмака обсадной колонны труб в вертикальной части скважины позволяет использовать вертикальный ствол скважины для создания следующего подземного в том же пласте каменной соли или в соседних пластах, что значительно снижает затраты на создание подземных хранилищ. The installation of the shoe of the casing string of pipes in the vertical part of the well allows the use of a vertical wellbore to create the next underground rock salt in the same formation or in adjacent formations, which significantly reduces the cost of creating underground storage facilities.

Установка дополнительной внешней технологической колонны труб, башмак которой располагают в наклонной части скважины вблизи подошвы пласта каменной соли, и подъем расслола по этой колонне на поверхность позволяют извлекать более насыщенный рассол из нижней части создаваемого подземного резервуара, т. к. ненасыщенный рассол поднимается вверх, а насыщенный опускается вниз. Тем самым повышается производительность извлечения соли. The installation of an additional external technological pipe string, the shoe of which is located in the inclined part of the well near the bottom of the rock salt formation, and the rise of the brine along this column to the surface allow the extraction of a more saturated brine from the lower part of the created underground reservoir, since the unsaturated brine rises, and saturated goes down. This improves the salt recovery performance.

Предлагаемый способ сооружения подземной резервуара в пласте каменной соли поясняется схемами на чертежах. The proposed method of constructing an underground reservoir in a rock salt formation is illustrated by the diagrams in the drawings.

На фиг. 1 представлена общая схема осуществления способа создания подземных резервуаров в пластах каменной соли ограниченной мощности. In FIG. 1 presents a General diagram of the implementation of the method of creating underground reservoirs in rock salt formations of limited power.

На фиг. 2 показан вариант выполнения способа для создания нескольких подземных резервуаров с использованием вертикального участка одной скважины. In FIG. 2 shows an embodiment of a method for creating several underground reservoirs using a vertical section of one well.

Изображение фиг. 1 включает скважину 1, пробуренную в маломощном соляном пласте 2, и обсадную колонну труб 3. Растворением соляного пласта 2 через скважину 1 создается подземный резервуар 4. Для этого в скважину 1 опущены центральная технологическая колонна труб 5 и дополнительная внешняя технологическая колонна труб 6. Управление формообразованием подземного резервуара 4 осуществляется посредством нерастворителя 7. The image of FIG. 1 includes a well 1 drilled in a low-salt brine 2, and a casing string of pipes 3. By dissolving the brine 2 through a well 1, an underground reservoir 4 is created. For this, a central technological pipe string 5 and an additional external technological pipe string 6 are lowered into the well 1. the formation of the underground reservoir 4 is carried out by means of a non-solvent 7.

Изображение на фиг. 2 включает второй наклонно-горизонтальный участок 8 скважины 1, пробуренный для создания второго подземного резервуара 9. The image in FIG. 2 includes a second inclined horizontal section 8 of well 1 drilled to create a second underground reservoir 9.

Способ осуществляют следующим образом (фиг. 1). Бурят направленную скважину 1 таким образом, чтобы ее горизонтальный участок располагался у подошвы пласта каменной соли 2. В скважину 1 спускают обсадную колонну труб 3 и устанавливают ее башмак над кровлей создаваемой подземного резервуара 4, после чего производят цементацию затрубного пространства обсадной колонны труб 3. В скважину 1 опускают центральную технологическую колонну труб 5 и дополнительную внешнюю технологическую колонну труб 6. Причем башмак дополнительной внешней технологической колонны труб 6 устанавливают в нижней части пласта каменной соли 2, а башмак центральной технологической колонны труб 5 размещают на забое скважины 1. В пространство между обсадной колонной труб 3 и дополнительной внешней технологической колонной труб 6 подают нерастворитель 7, например дизельное топливо. Нижний уровень нерастворителя устанавливают у кровли создаваемого подземного резервуара 4. В центральную технологическую колонну труб 5 подают воду, которая движется сначала по скважине 1 в сторону башмака дополнительной внешней технологической колонны труб 6, растворяя стенки скважины 1, и через дополнительную внешнюю технологическую колонну труб 6 под избыточным давлением вытесняют рассол на поверхность. При создании подземного резервуара 4 происходит расслоение образующегося рассола по высоте подземного резервуара, при этом более тяжелый насыщенный рассол опускается в нижнюю часть подземного резервуара 4, а менее насыщенный поднимается вверх. Таким образом, через башмак дополнительной внешней технологической колонны труб 6 на поверхность поднимается более насыщенный рассол. Для образования выработки одинакового сечения по длине горизонтального участка скважины 1 прямоточный режим подачи воды и отбора рассола периодически заменяют на противоточный, при котором воду подают в подземный резервуар 4 через башмак дополнительной внешней технологической колонны труб 6, а вытесняют из резервуара 4 через башмак центральной технологической колонны труб 5. The method is as follows (Fig. 1). A directional well 1 is drilled so that its horizontal section is located at the bottom of the rock salt formation 2. The casing string 3 is lowered into the well 1 and its shoe is placed above the roof of the created underground reservoir 4, after which the casing annulus of the pipe casing 3 is cemented. the well 1 is lowered the central technological column of pipes 5 and the additional external technological column of pipes 6. Moreover, the shoe of the additional external technological column of pipes 6 is set at the bottom hour and rock salt formation 2, and a central shoe process column pipe 5 is placed on the bottom of the well 1. The space between the casing tube 3, and an additional external process pipe string 6 is supplied nonsolvent 7, for example diesel. The lower level of the nonsolvent is installed at the roof of the created underground reservoir 4. Water is supplied to the central technological pipe string 5, which moves first through the well 1 towards the shoe of the additional external pipe string 6, dissolving the walls of the well 1, and through the additional external pipe string 6 under excess pressure displace the brine to the surface. When creating an underground reservoir 4, the formation of brine stratifies along the height of the underground reservoir, while the heavier saturated brine falls into the lower part of the underground reservoir 4, and the less saturated rises. Thus, through the shoe of the additional external process pipe string 6, a more saturated brine rises to the surface. In order to form a development of the same cross section along the length of the horizontal section of the well 1, the direct-flow mode of water supply and brine extraction is periodically replaced by the counter-current mode, in which water is supplied to the underground tank 4 through the shoe of the additional external pipe string 6 and is forced out of the tank 4 through the shoe of the central pipe pipes 5.

Для того чтобы у кровли подземного резервуара 4 над башмаком дополнительной внешней технологической колонны 6 не образовывался неустойчивый пролет, уровень нерастворителя 7 поддерживают ниже кровли соляного пласта 2 путем подачи его в обсадную колонну труб 3. Избыточный объем нерастворителя 7 удаляют через обсадную колонну труб 3 на поверхность. In order to prevent an unstable span from forming at the roof of the underground reservoir 4 above the shoe of the additional external process column 6, the level of the solvent 7 is maintained below the roof of the salt formation 2 by feeding it into the pipe casing 3. The excess volume of the solvent 7 is removed through the pipe casing 3 to the surface .

При использовании скважины 1 для создания нескольких подземных резервуаров 4 обсадную колонну 3 устанавливают на вертикальном участке скважины 1 (фиг. 2). В этом случае внутрь обсадной колонны труб 3 подают нерастворитель 7 с целью предотвращения растворения соли в необсаженном интервале скважины 1. После создания первого подземного резервуара 4 из скважины 1 извлекают центральную технологическую колонну труб 5 и дополнительную внешнюю технологическую колонну труб 6. Разбуривают второй наклонно-горизонтальный участок 8 скважины 1, через который производят создание нового подземного резервуара 9 в другом направлении от ствола скважины 1 или в другом пласте каменной соли 2. When using the well 1 to create several underground tanks 4, the casing 3 is installed on the vertical section of the well 1 (Fig. 2). In this case, a non-solvent 7 is fed into the casing string of the pipes 3 in order to prevent salt dissolution in the open-hole interval of the well 1. After creating the first underground reservoir 4, the central pipe casing 5 and the additional external pipe casing 6 are removed from the well 1. A second inclined horizontal drill out section 8 of the well 1, through which the creation of a new underground reservoir 9 in the other direction from the wellbore 1 or in another layer of rock salt 2.

Пример использования способа. В системе внутрипластового заводнения на Талаканском газонефтяном месторождении в Якутии используют рассол NaCl высокой концентрации. Для получения этого рассола в соляном пласте бурят направленную скважину, имеющую вертикальный участок длиной 800 м, снабженный обсадной колонной труб диаметром 245 мм, наклонный и горизонтальный участки длиной 300 м у подошвы пласта каменной соли на глубине 980 м. Мощность пласта каменной соли составляет 44 м. Скважину оборудуют центральной технологической колонной труб диаметром 114 мм с установкой ее башмака на забое скважины и дополнительной внешней технологической колонной труб диаметром 178 мм, башмак которой устанавливают в конце наклонного участка скважины на глубине 978 м. В обсадную колонну труб подают жидкий нерастворитель, дизельное топливо, нижнюю границу которого поддерживают на уровне 936 м. Это позволяет предотвратить растворение необсаженного ствола скважины между башмаком обсадной колонны труб и кровлей пласта соли. Создание подземного резервуара производят путем подачи растворителя (воды) с расходом 50 м³/ч по дополнительной внешней технологической колонне труб и вытеснения получаемого рассола на поверхность по центральной технологической колонне труб (в противоточном режиме). Периодически производят смену противоточного режима на прямоточный, при котором воду подают по центральной технологической колонне труб, а рассол вытесняют по дополнительной внешней технологической колонне труб. При этом уже через 3 месяца работы скважины на поверхности получают насыщенный рассол благодаря расположению башмаков технологических колонн в нижней части создаваемого подземного резервуара.An example of using the method. A high concentration of NaCl brine is used in the in-situ flooding system at the Talakan gas and oil field in Yakutia. To obtain this brine, a directional well is drilled in the salt formation, having a vertical section of 800 m long, equipped with a casing string of 245 mm diameter, inclined and horizontal sections of 300 m long at the bottom of the rock salt formation at a depth of 980 m. Rock salt formation thickness is 44 m The well is equipped with a central technological column of pipes with a diameter of 114 mm with the installation of its shoe on the bottom of the well and an additional external technological column of pipes with a diameter of 178 mm, the shoe of which is installed obliquely at the end well, at a depth of 978 m. A liquid non-solvent, diesel fuel, the lower boundary of which is maintained at 936 m, is fed into the casing of the pipes. This helps to prevent the dissolution of the open hole between the shoe of the casing pipe and the roof of the salt formation. The creation of an underground reservoir is carried out by supplying a solvent (water) with a flow rate of 50 m ³ / h through an additional external technological pipe string and displacing the resulting brine to the surface along the central technological pipe string (in countercurrent mode). Periodically, the countercurrent mode is changed to a once-through mode, in which water is supplied through the central process pipe string and the brine is displaced by an additional external pipe process string. At the same time, after 3 months of operation, the wells on the surface receive saturated brine due to the arrangement of shoes of technological columns in the lower part of the created underground reservoir.

После того как объем подземного резервуара достигнет 350 тысяч м³, процесс растворения прекращают. Из скважины извлекают технологические колонны труб. В нижней части вертикального участка скважины, ниже башмака обсадной колонны труб, устанавливают перемычку и производят бурение другого наклонно-горизонтального участка скважины, направленного в противоположную сторону относительно первоначального. При этом скважину вновь оборудуют технологическими колоннами с установкой их башмаков в тех же положениях, как и при сооружении первого подземного резервуара, и производят создание второго подземного резервуара по описанной выше технологии. По окончании строительства второго подземного резервуара в него через обсадную колонну труб закачивают нефть, а рассол вытесняют по технологическим колоннам труб в наземное рассолохранилище. При извлечении нефти из второго подземного резервуара производят закачку рассола из наземного рассолохранилища по технологическим колоннам труб в подземный резервуар, а нефть вытесняют через скважину и обсадную колонну труб на поверхность.After the volume of the underground reservoir reaches 350 thousand m ³ , the dissolution process is stopped. Technological pipe columns are removed from the well. A jumper is installed in the lower part of the vertical section of the well, below the shoe of the casing string, and another directional-horizontal section of the well is drilled directed in the opposite direction relative to the initial one. In this case, the well is again equipped with technological columns with the installation of their shoes in the same positions as during the construction of the first underground reservoir, and the second underground reservoir is created using the technology described above. At the end of the construction of the second underground reservoir, oil is pumped into it through the casing pipe, and the brine is displaced through the pipe processing columns into the ground brine storage tank. When extracting oil from the second underground reservoir, brine is injected from the ground brine reservoir through the pipe process columns into the underground reservoir, and oil is forced out through the borehole and pipe casing to the surface.

Таким образом, из одной скважины создают два подземных резервуара, первый из которых используют с целью получения рассола для системы заводнения газонефтяного месторождения, а второй - для получения рассола и последующего хранения нефти. Это позволяет существенно удешевить производство рассола и создавать хранилища товарной нефти и других видов углеводородного сырья. Thus, two underground reservoirs are created from one well, the first of which is used to produce brine for a gas-oil-water flooding system, and the second to produce brine and subsequent storage of oil. This makes it possible to significantly reduce the cost of brine production and create storage facilities for salable oil and other types of hydrocarbons.

Claims

1. A method of constructing underground reservoirs in formations of rock salt of limited power, which involves drilling a directional well with a horizontal exit near the bottom of the salt formation, installing casing and pipe strings with the shoe of the process column at the bottom of the well, supplying solvent and removing brine to the ground a surface with alternating direct-flow and counter-flow modes of solvent supply and brine extraction, characterized in that the casing shoe is installed al roof salt formation is lowered into the wellbore an additional external process tubing string, the shoe is mounted at the end of the inclined section of the well near the base of the salt formation for selecting a saturated brine, and the casing pipe is fed nonsolvent liquid or gaseous.

2. The method according to p. 1, characterized in that the shoe of the casing string of pipes is installed on a vertical section of the well.