Конструкции скважин
Вскрытие соляных залежей с целью подземного растворения солей (ПРС) производится вертикальными и наклонно направленными скважинами. Последние применяются при маломощных пластах (до 2-4 м) как одиночно работающие, так и в сочетании с вертикальными скважинами с предварительной сбойкой их забоев.
К скважинам предъявляются следующие основные требования:
- вскрытие соляной залежи должно осуществляться на необходимую глубину;
- ствол скважин и камеры растворения должны быть надежно изолированы от проникновения в них как поверхностных, так и подземных вод из надсолевой и околосолевой толщи пород; утечки нерастворителя, растворителя и рассола недопустимы;
- сечение ствола скважин должно позволять установку эксплуатационных колонн труб для осуществления раздельной подачи растворителя и нерастворителя, а также извлечения рассолов;
- должна обеспечиваться необходимая надежность и долговечность скважин в период эксплуатации.
На рис. 5.7 даны конструкции эксплуатационных скважин для подземного растворения солей. При камерных системах разработки месторождений наибольшее распространение получила трехколонная конструкция скважин, которая обеспечивает производительность добычи рассола по одной скважине от 40 до 100 м/ч при глубине разработки залежи до 1200-1400м (рис. 5.7, а). При противоточном растворении применяется двухколонная конструкция скважин, показанная на рис. 5.7, б.
Рис. 5.7. Конструкции эксплуатационных скважин для подземного
растворения солей:
а — трехколонная конструкция: 1 — обсадная колонна, 2 —
цементное кольца. 3, 6 — эксплуатационные колонны; 4 — нерастворитель, 5 —
камера; б— двухколонная конструкция при противоточном растворении: 1 — цементное
кольцо, 2 — трубка для подачи нерастворителя. 3 - обсадная колонн;. 4 —
эксплуатационная колонна: 5 — нерастворитель, 6 — камера.
Разработка соляных залежей сплошным растворением пласта по всей площади или
разработка системой спаренных скважин ведется скважина-ми
одноколонной конструкции.
Конструкция одиночных как вертикальных, так и наклонных скважин включает обсадную или основную колонну труб, которая цементируется на всю ее глубину, и эксплуатационные колонны труб. Величина заглубления обсадной колонны в соляной пласт для простых геологических условий принимается равной 5-10 м, а при неблагоприятных условия? (наличие трещиноватости или неоднородности кровли соляной залежи, карстов в пласте соли др.) она может быть увеличена до пределов, допускающих рентабельность отработки пласта на оставшуюся его мощности до 15-25 м.
Для многослойной соляной залежи с помощью обсадной колонны труб производится
перекрытие первого (сверху) пласта соли при небольшой его мощности или части
пласта при мощности от 10 до 50 м и более с учетом оставления предохранительного
целика и необходимости перекрытия некондиционных пластов залежи в
кровле.
Мощность потолочного целика определяется глубиной залегания соляной
залежи и физико-механическими свойствами пород. Чем выше прочность надсолевых
пород, тем меньше принимается мощность целика для одиночных камер мощность
целика принимается равной 5-20 м, а для спаренных от 10 до 60 м.
Диаметр обсадной колонны выбирается с учетом обеспечения установки внутри нее эксплуатационных (водоподающей и рассолоподъемной) колонн труб и возможности подачи растворителя в количествах, позволяющих получить заданную производительность скважин по рассолу. Для вертикальных скважин диаметр обсадных колонн колеблется в пределах 324-273 мм, а для наклонных он не превышает 168-219 мм. При этом диаметр ствола технологических скважин для подземного растворения солей колеблется в пределах 250-500 мм.
Глубина скважин определяется глубиной залегания соляной залежи, вскрытие которой производится буровой скважиной не на полную мощность, а с оставлением целика в нижней части (до 5 м) с целью предотвратить утечки рассолов в подстилающие породы и разгерметизацию камер выщелачивания.
При сооружении глубоких (более 1200 м) технологических скважин для ПРС и при наличии сложных геологических условий с целью перекрытия неустойчивых пород предусматривается спуск кондуктора и промежуточных обсадных колонн, которые полностью цементируются. Для оборудования скважин применяются стальные обсадные трубы. Толщина стенок обсадных труб принимается максимальной 12 мм для скважин со сроком эксплуатации более 25 лет и минимальной 8 мм при сроке эксплуатации скважин до 10 лет.
Диаметры водоподающей и рассолоподъемной колонн выбираются с учетом минимальных потерь напора, чтобы сечение межтрубного пространства между водоподающей и рассолоподъемной колоннами было приблизительно равно сечению рассолоподъемной трубы. Это достигается при соотношении величин диаметров указанных труб, равном 0,69. Например, при применении обсадных колонн диаметром 324 мм диаметры водоподающей и рассолоподъемной колонны труб принимаются равными соответственно 219 и 146 мм, а при диаметре обсадной колонны 219 мм диаметры этих труб могут быть приняты равными соответственно 46 и 89 мм,
Устье технологических скважин для подземного растворения солей оборудуется специальными оголовками для регулирования подачи растворителя и нерастворителя, а также извлечения рассолов.
В процессе сооружения скважин ПРС и их эксплуатации предусматривается целый комплекс различных исследований, который включает регулирование и контроль формообразования камер, положение уровня нерастворителя в камере, контроль глубины установки эксплуатационных колонн (водоподающей и рассолоподъемной), а также осуществление контроля количественных и качественных показателей потоков (растворителя, рассола и нерастворителя).
