RU2332574C1 - Mine underground storage in permafrost rocks - Google Patents
Mine underground storage in permafrost rocks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332574C1 RU2332574C1 RU2006144901/03A RU2006144901A RU2332574C1 RU 2332574 C1 RU2332574 C1 RU 2332574C1 RU 2006144901/03 A RU2006144901/03 A RU 2006144901/03A RU 2006144901 A RU2006144901 A RU 2006144901A RU 2332574 C1 RU2332574 C1 RU 2332574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- storage
- production
- main tunnel
- permafrost
- technological
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области подземного хранения в многолетне-мерзлых породах нефти, газового конденсата и продуктов их переработки и может быть использовано в газовой, нефтедобывающей и нефтехимической промышленности.The invention relates to the field of underground storage in perennially frozen rocks of oil, gas condensate and products of their processing and can be used in the gas, oil and petrochemical industries.
Известно подземное хранилище шахтного типа в многолетне-мерзлых породах, состоящее из основной горизонтальной тоннельной выработки, технологической и эксплуатационной скважин, расположенных на противоположных концах тоннельной выработки [1].Known underground mine-type storage in permafrost, consisting of the main horizontal tunnel working, technological and production wells located at opposite ends of the tunnel working [1].
Недостаток данного подземного хранилища заключается в том, что при его заполнении у кровли основной тоннельной выработки может оставаться воздух, уменьшающий полезный объем хранилища и препятствующий намораживанию ледяной облицовки.The disadvantage of this underground storage is that when it is filled at the roof of the main tunnel mine, air may remain, which reduces the useful volume of the storage and prevents freezing of the ice cladding.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является шахтное подземное хранилище в многолетне-мерзлых породах, содержащее основную тоннельную выработку, наклонную выработку для проходки основной тоннельной выработки, эксплуатационную и технологическую скважины [2]. Это техническое решение взято нами в качестве прототипа.Closest to the claimed technical solution is a mine underground storage in permafrost, containing the main tunnel working, inclined working for driving the main tunnel working, production and technological wells [2]. This technical solution was taken by us as a prototype.
Недостаток данного подземного хранилища выражается в том, что при его заполнении через эксплуатационную приемную скважину, в особенности жидким продуктом с положительной температурой, на дне подземного хранилища будут происходить эрозионные процессы с размывом почвы основной тоннельной выработки и выносом грунта в зумпф эксплуатационной скважины отбора продукта, что неизбежно приведет к выходу из строя погружного насоса.The disadvantage of this underground storage is that when it is filled through a production receiving well, in particular a liquid product with a positive temperature, erosion processes will occur at the bottom of the underground storage with erosion of the soil of the main tunnel production and removal of soil into the sump of the production well of product selection, which will inevitably lead to failure of the submersible pump.
Решаемая задача заключается в повышении эффективности эксплуатации шахтного подземного хранилища в многолетне-мерзлых породах.The problem to be solved is to increase the efficiency of the operation of the mine underground storage in permafrost.
В результате этого достигаются следующие преимущества предлагаемого сооружения:As a result of this, the following advantages of the proposed structure are achieved:
- эффективное перемешивание более теплого продукта, подаваемого в подземное хранилище, с содержащимся в нем холодным продуктом;- effective mixing of the warmer product supplied to the underground storage with the cold product contained therein;
- предотвращение эрозионного размыва почвы основной тоннельной выработки;- prevention of erosion erosion of the soil of the main tunnel excavation;
- снижение теплового воздействия хранимого продукта на стенки основной тоннельной выработки, в особенности на кровлю, наиболее подверженную разрушению в контакте с более теплым продуктом.- reduction of the thermal effect of the stored product on the walls of the main tunnel production, especially on the roof, the most prone to destruction in contact with a warmer product.
Это достигается тем, что в шахтном подземном хранилище в многолетне-мерзлых породах, содержащем основную тоннельную выработку, наклонную выработку для проходки основной тоннельной выработки, эксплуатационную и технологическую скважины, основная тоннельная выработка выполнена с подъемом в сторону технологической скважины, а эксплуатационная скважина пробурена в нижнюю часть тоннельной выработки, при этом в эксплуатационной скважине размещены трубопроводы для приема и отбора продукта хранения. Угол наклона основной тоннельной выработки не превышает величины, при которой абсолютная отметка почвы основной тоннельной выработки в зоне размещения технологической скважины не превышает абсолютной отметки ее кровли в зоне расположения эксплуатационной скважины.This is achieved by the fact that in the underground mine storage in permafrost, containing the main tunnel excavation, inclined excavation for driving the main tunnel excavation, production and technological wells, the main tunnel production was performed with the lift to the side of the production well, and the production well was drilled to the bottom part of the tunnel output, while in the production well pipelines are placed for receiving and selecting the storage product. The angle of inclination of the main tunnel excavation does not exceed the value at which the absolute elevation of the soil of the main tunnel excavation in the zone where the technological well is located does not exceed the absolute elevation of its roof in the zone where the production well is located.
Выполнение тоннельной выработки с уклоном в сторону эксплуатационной скважины исключает эрозионный размыв почвы выработки и снос минеральных частиц в зумпф и, следовательно, повышает надежность работы и срок эксплуатации погружного насоса.Tunnel production with a bias towards the production well eliminates erosion erosion of the production soil and the demolition of mineral particles in the sump and, therefore, increases the reliability and life of the submersible pump.
Размещение технологической скважины на участке с максимальной абсолютной отметкой исключает образование воздушных пустот в кровле выработки при приеме продукта хранения и обеспечивает ее полное заполнение.Placing a technological well in the area with a maximum absolute mark eliminates the formation of air voids in the roof of the mine when receiving the storage product and ensures its complete filling.
Размещение труб для приема и отбора продукта хранения в одной эксплуатационной скважине, расположенной на участке с минимальной абсолютной отметкой почвы основной тоннельной выработки, обеспечивает постоянное перемешивание принимаемого продукта хранения за счет естественной конвекции более теплого продукта, поднимающегося от самого нижнего уровня тоннельной выработки к верхнему охлажденному слою, снижая тем самым тепловое воздействие на вмещающие мерзлые породы.The placement of pipes for receiving and selecting the storage product in one production well located on the site with the minimum absolute elevation of the soil of the main tunnel excavation ensures constant mixing of the received storage product due to the natural convection of the warmer product rising from the lowest level of the tunnel output to the upper cooled layer thereby reducing the thermal effect on the host frozen rocks.
Кроме того, заданный угол наклона основной тоннельной выработки позволяет получить максимальную площадь охлаждения поверхности продукта при минимальной мощности его верхнего охлаждаемого слоя. Этот процесс происходит до того момента, когда общий уровень продукта в хранилище достигнет кровли основной тоннельной выработки.In addition, the specified angle of inclination of the main tunnel working allows you to get the maximum cooling area of the product surface with a minimum power of its upper cooled layer. This process occurs until the general level of product in the store reaches the roof of the main tunnel output.
Таким образом, совокупность вышеперечисленных признаков обеспечивает повышение эффективности эксплуатации шахтного подземного хранилища в многолетне-мерзлых породах.Thus, the combination of the above characteristics provides an increase in the efficiency of the mine underground storage in permafrost.
На фиг.1 показан вертикальный разрез шахтного подземного хранилища в многолетне-мерзлых породах при частичном заполнении его жидким продуктом, а на фиг.2 - при его полном заполнении.Figure 1 shows a vertical section of a mine underground storage in permafrost when partially filled with liquid product, and figure 2 - when it is completely filled.
Шахтное подземное хранилище в многолетне-мерзлых породах 1 состоит из основной тоннельной выработки 2, наклонной выработки 3, эксплуатационной 4 и технологической 5 скважин. Основная тоннельная выработка 2 выполнена с подъемом в сторону технологической скважины 5, при этом угол ее наклона не превышает величины, при которой абсолютная отметка почвы 6 тоннельной выработки 2 в зоне размещения технологической скважины 5 не превышает абсолютной отметки ее кровли 7 в зоне расположения эксплуатационной скважины 4. В эксплуатационной скважине 4 размещены труба 8 для приема продукта хранения и труба 9 для его отбора, в которой установлен погружной насос 10. В почве 6 тоннельной выработки 2 на участке размещения эксплуатационной скважины 4 выполнен зумпф 11. Технологическая скважина 5 оборудована дыхательным клапаном 12, через который происходит вытеснение воздуха из шахтного хранилища при его заполнении продуктом хранения 13. По окончании строительства наклонную выработку 3 с поверхности герметизируют послойно намораживаемым водопесчаным раствором 14.Underground mine storage in permafrost 1 consists of the main tunnel excavation 2, inclined excavation 3, production 4 and
Работа шахтного подземного хранилища в многолетне-мерзлых породах осуществляется следующим образом.The work of underground mine storage in permafrost is as follows.
Для заполнения основной тоннельной выработки 2 шахтного подземного хранилища в многолетне-мерзлых породах по трубе 8 эксплуатационной скважины 4 подают жидкий продукт 13, например стабильный газовый конденсат, температура застывания которого ниже температуры вмещающих многолетне-мерзлых пород 1. Уровень продукта 13 при заполнении основной тоннельной выработки 2 постепенно повышается снизу вверх с одновременным вытеснением воздуха в атмосферу через дыхательный клапан 12 технологической скважины 5. Если основная тоннельная выработка 2 заполняется в летний период и температура продукта 13 превышает температуру вмещающих многолетне-мерзлых пород 1, в основной тоннельной выработке 2 заранее резервируется часть содержащегося в ней холодного продукта 13. При этом более теплый продукт, подаваемый по трубе 8 скважины 4, эффективно смешивается с холодным продуктом 13 за счет естественной конвекции, возникающей при всплытии более теплой жидкости.To fill the main tunnel excavation 2 of the mine underground storage in permafrost, pipe 8 of the production well 4 serves a
Благодаря тому что основная тоннельная выработка 2 выполнена с подъемом в сторону технологической скважины 5, она наполняется продуктом хранения 13 равномерно заполняя весь объем выработки без образования воздушных пустот под кровлей 7. Размещение трубы для приема продукта хранения на участке с минимальной абсолютной отметкой почвы 6 основной тоннельной выработки 2 исключает термоэрозионный размыв почвы выработки и снос грунтовых частиц в зумпф 11 эксплуатационной скважины 4.Due to the fact that the main tunnel excavation 2 is made with the lift towards the
Так как абсолютная отметка почвы 6 основной тоннельной выработки 2 вблизи технологической скважины 5 не превышает абсолютной отметки ее кровли 7 на участке размещения эксплуатационной скважины 4, верхний уровень продукта хранения 13, пока не приблизится к технологической скважине 5, не достигает уровня кровли 7 основной тоннельной выработки 2 вблизи эксплуатационной скважины 4 (фиг.1). При этом воздух, находящийся над поверхностью закачиваемого продукта 13, будет выполнять роль теплоизолирующего слоя между верхним слоем продукта хранения 13 и кровлей 7 тоннельной выработки 2. По такой схеме будет происходить прием продукта хранения 13 до полного заполнения основной тоннельной выработки 2 (фиг 2). По окончании срока хранения продукта 13 последний откачивается потребителю погружным насосом 10 по трубе 9, установленной в эксплуатационной скважине 4.Since the absolute elevation of the soil 6 of the main tunnel excavation 2 near the
Таким образом, повышение эффективности эксплуатации подземного хранилища в многолетне-мерзлых породах достигается:Thus, increasing the efficiency of underground storage in perennial-frozen rocks is achieved:
- снижением тепловых нагрузок на многолетне-мерзлые породы, вмещающие основную тоннельную выработку, что повышает ее длительную устойчивость и сроки эксплуатации подземного хранилища;- reduction of thermal loads on permafrost, containing the main tunnel production, which increases its long-term stability and the life of the underground storage;
- исключением развития термоэрозионных процессов и сноса грунтовых частиц в зумпф эксплуатационной скважины в почве основной тоннельной выработки при ее заполнении продуктом хранения, что повышает надежность работы погружного насоса и срока его эксплуатации;- the exception of the development of thermoerosion processes and the demolition of soil particles in the sump of the production well in the soil of the main tunnel excavation when it is filled with the storage product, which increases the reliability of the submersible pump and its life;
- максимальным увеличением полезного объема основной тоннельной выработки за счет выполнения ее кровли с подъемом в сторону технологической скважины, расположенной на участке основной тоннельной выработки, противоположном участку размещения эксплуатационной скважины.- the maximum increase in the net volume of the main tunnel production due to the implementation of its roof with the rise in the direction of the technological wells located on the section of the main tunnel production opposite to the location of the production well.
Примером конкретного шахтного подземного хранилища в многолетне-мерзлых породах может служить проектируемое подземное хранилище стабильного газового конденсата в объеме 75 тыс. м3 на Ямбургском газоконденсатном месторождении. Подземное хранилище состоит из основной тоннельной выработки, наклонной выработки для проходки основной тоннельной выработки, эксплуатационной и технологической скважин. Наклонная выработка сечением 14 м2 пройдена в многолетне-мерзлых породах до глубины 16 метров под углом 16° к горизонту. На глубине заложения основной тоннельной выработки температура многолетних пород изменяется от минус 3,5°С до минус 4,0°С. Основная тоннельная выработка сечением 16,4 м2 имеет длину 320 метров. Абсолютная отметка поверхности почвы основной тоннельной выработки в районе технологической скважины на 2,5 м ниже абсолютной отметки кровли выработки на участке размещения эксплуатационной скважины. Эксплуатационная скважина оборудована трубой для заполнения основной тоннельной выработки продуктом хранения и трубой для его отбора, в которой смонтирован погружной насос. Срок службы шахтного подземного хранилища составляет 50 лет за счет обеспечения условий сохранения многолетне-мерзлых пород при естественной отрицательной температуре.An example of a specific underground mine storage in permafrost is the projected underground storage of stable gas condensate in the amount of 75 thousand m 3 at the Yamburg gas condensate field. The underground storage consists of the main tunnel excavation, inclined excavation for driving the main tunnel excavation, production and technological wells. The inclined excavation with a cross section of 14 m 2 was completed in permafrost rocks to a depth of 16 meters at an angle of 16 ° to the horizon. At the depth of the main tunnel excavation, the temperature of perennial rocks varies from minus 3.5 ° C to minus 4.0 ° C. The main tunnel mine with a cross section of 16.4 m 2 has a length of 320 meters. The absolute elevation of the soil surface of the main tunnel excavation in the area of the production well is 2.5 m lower than the absolute elevation of the development roof at the location of the production well. The production well is equipped with a pipe for filling the main tunnel production with the storage product and a pipe for its selection, in which the submersible pump is mounted. The service life of a mine underground storage is 50 years due to the provision of conditions for the conservation of perennial-frozen rocks at natural freezing temperatures.
Заполнение подземного хранилища газовым конденсатом осуществляется в осенне-зимний период, при этом температура конденсата не должна превышать температуры вмещающих многолетне-мерзлых пород. Отбор продукта потребителю происходит в конце лета в период навигации.The underground storage is filled with gas condensate in the autumn-winter period, while the temperature of the condensate must not exceed the temperature of the enclosing permafrost. Product selection to the consumer occurs at the end of summer during the navigation period.
Источники информацииInformation sources
1. Смирнов В.И. Строительство подземных газонефтехранилищ. М., Газоил пресс, 2000, с.75.1. Smirnov V.I. Construction of underground gas and oil storage facilities. M., Gazoil Press, 2000, p. 75.
2. Смирнов В.И. Строительство подземных газонефтехранилищ. М., Газоил пресс, 2000, с.16 (прототип).2. Smirnov V.I. Construction of underground gas and oil storage facilities. M., Gazoil Press, 2000, p.16 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006144901/03A RU2332574C1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Mine underground storage in permafrost rocks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006144901/03A RU2332574C1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Mine underground storage in permafrost rocks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006144901A RU2006144901A (en) | 2008-06-27 |
RU2332574C1 true RU2332574C1 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=39679481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006144901/03A RU2332574C1 (en) | 2006-12-18 | 2006-12-18 | Mine underground storage in permafrost rocks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332574C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103775127A (en) * | 2013-12-31 | 2014-05-07 | 中国矿业大学 | Method for comprehensively treating gas in low-air-permeability high-gas-content coal seam group |
RU2529928C2 (en) * | 2012-06-26 | 2014-10-10 | Алексей Львович Сильвестров | Method for natural gas storage in subsurface tank constructed in deep-frozen soil |
CN108612562A (en) * | 2018-04-30 | 2018-10-02 | 西安科技大学 | It is a kind of to be used for the energy delivery and storage method of energy storage to deep-well underground |
CN110005468A (en) * | 2019-04-11 | 2019-07-12 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | Horizontal cavity salt hole air reserved storeroom and its method of construction |
RU2742390C1 (en) * | 2020-05-14 | 2021-02-05 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский, проектно-изыскательский институт "Ленметрогипротранс" | Smoke removal method in case of fire in double-track subway tunnel |
-
2006
- 2006-12-18 RU RU2006144901/03A patent/RU2332574C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СМИРНОВ В.И. Строительство подземных газонефтехранилищ. - М.: Газоил пресс, 2000, с.16. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529928C2 (en) * | 2012-06-26 | 2014-10-10 | Алексей Львович Сильвестров | Method for natural gas storage in subsurface tank constructed in deep-frozen soil |
CN103775127A (en) * | 2013-12-31 | 2014-05-07 | 中国矿业大学 | Method for comprehensively treating gas in low-air-permeability high-gas-content coal seam group |
CN103775127B (en) * | 2013-12-31 | 2015-09-23 | 中国矿业大学 | A kind of low-permeable high gas layer group topping Comprehensive Gas Control method |
CN108612562A (en) * | 2018-04-30 | 2018-10-02 | 西安科技大学 | It is a kind of to be used for the energy delivery and storage method of energy storage to deep-well underground |
CN110005468A (en) * | 2019-04-11 | 2019-07-12 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | Horizontal cavity salt hole air reserved storeroom and its method of construction |
CN110005468B (en) * | 2019-04-11 | 2020-04-10 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | Horizontal cavity salt cavern gas storage and construction method thereof |
RU2742390C1 (en) * | 2020-05-14 | 2021-02-05 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский, проектно-изыскательский институт "Ленметрогипротранс" | Smoke removal method in case of fire in double-track subway tunnel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006144901A (en) | 2008-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2297429T3 (en) | CONSTRUCTION METHOD OF A GEOTHERMAL HEAT EXCHANGER. | |
US6668554B1 (en) | Geothermal energy production with supercritical fluids | |
RU2332574C1 (en) | Mine underground storage in permafrost rocks | |
RU2445451C2 (en) | Gaseous methane production and transportation method and device | |
US20150125210A1 (en) | Excavated underground caverns for fluid storage | |
CN105298463A (en) | Completion method for natural-gas-hydrate large-borehole and multi-branch-radial-horizontal-borehole well | |
US4488834A (en) | Method for using salt deposits for storage | |
US3307361A (en) | Method of constructing an underground structure | |
CN113738408B (en) | Expansion method for double-well communicated salt cavern gas storage | |
CN113460562A (en) | Method for sealing coal-electricity fly ash in abandoned mined-out space of coal mine | |
CN111946394A (en) | Overburden rock isolation grouting filling green mining construction system and construction process thereof | |
CN103343531B (en) | Local difficult frozen ground intensified freezing construction method | |
CN116517617A (en) | Coal gangue-based waste underground stoping roadway chamber filling method | |
CN212508425U (en) | Overburden rock isolation grouting filling green mining construction system | |
Ramstad et al. | Ground source energy in crystalline bedrock-increased energy extraction using hydraulic fracturing in boreholes | |
RU2438953C1 (en) | Method of subsurface disposal of drill fluids in permafrost rocks | |
RU2122119C1 (en) | Method of supporting mine shaft collar in permafrost rocks | |
CN204492888U (en) | A kind of underground drainage system of hard geology and mine | |
RU2127356C1 (en) | Method and device for thermal insulation of mouth zone of producing well in permafrost ground | |
RU2327624C1 (en) | Method of underground reservoire creation in frozen solids | |
RU2687725C1 (en) | Processing method of insulation of mine working at thermal development of oil deposits | |
RU2091285C1 (en) | Method of construction and filling of underground storages of liquefied gas in permafrost rocks | |
RU2097530C1 (en) | Guide method for equipping boreholes when drilling permafrost minerals | |
RU2056597C1 (en) | Geothermic installation | |
CADELANO et al. | Innovative Coaxial Heat Exchangers for Shallow Geothermal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141219 |