盐穴储气库高效注排采一体化管柱

注气排卤是实现盐穴储气库腔体注采运行的重要工序,目前国内注气排卤工艺存在管柱注排过流面积小、排卤周期长、带压起出排卤管柱风险大、工序复杂等问题。结合金坛盐穴储气库现场情况,研制了新型高效注排采一体化管柱,并通过入井试验开展了管柱的可行性、时效性、安全性及经济性的研究。结果表明,采用新工艺后平均排卤速度由108.59 m3/h上升至136.94 m3/h,排卤效率提高约26%,单口井平均注气排卤时间从115 d缩短至91 d,节省注气排卤时间24 d;采用丢手丢弃尾管,省去了带压起排卤管工序,缩减作业时间10~15 d。新型高效注排采一体化管柱可有效提高建库速度,减少安全风险,降低建库成本,可以在盐穴储气库建设过程中推广使用。     

盐穴储气库首次注气排卤技术探讨与实践

首次注气排卤技术是盐穴储气库的核心技术之一,技术要求高,安全风险大。目前国内盐穴储气库已经形成了常规首次注气排卤技术,但常规首次注气排卤技术具有排卤效率低、排卤管柱易堵塞、排卤后需采取不压井作业起出排卤管柱等不利因素。为保证盐穴储气库的安全高效建设,对常规首次注气排卤技术存在的问题进行了分析,提出了一种排卤管柱和注采气管柱一体化的新型首次注气排卤技术,目前该技术已在金坛盐穴储气库成功应用,显著提高了注气排卤效率,为中国盐穴储气库完井设计及首次注气排卤技术跨入国际先进行列铺平了道路。     

盐穴储气库无垫底气技术探讨

盐穴储气库运行过程中垫底气始终无法采出,增加了储气库工程建设成本,降低了储气库运行经济效益。基于盐穴储气库注气排卤技术经验,提出了盐穴储气库无垫底气技术。从储气库运行方式、腔体利用效率、建设成本、建设地质门槛和腔体长期稳定性等方面,对无垫底气运行和常规运行两种方式进行了对比,并以2个储气库为典型代表,给出了薄盐层和深部盐层利用2种不同技术建库的对比案例。结果表明,无垫底气技术可以大幅度提高盐穴储气库腔体利用效率,显著降低盐穴储气库工程建设成本,降低盐穴储气库建设地质门槛,有利于腔体长期稳定性运行,该研究可为我国盐穴储气库建设带来更好的效益。     

盐穴储气库注气排卤阶段管柱复杂情况处理方法

在盐穴储气库单井注气排卤阶段,由于腔体腔壁盐块掉落砸坏排卤管柱、排卤管柱距离腔底过近导致管柱内部堵塞、排卤期间卤水在排卤管柱内部结晶等原因,可能出现导致无法正常注气排卤的复杂情况。因此选择正确、有效的处理办法可以安全、经济的解决此类问题。在金坛盐穴储气库,通过这些方法成功处理了多起排卤管柱故障导致无法注气排卤的问题,应用效果良好。     

地下盐穴储气库快速建槽技术及其应用

我国地下盐穴储气库为层状盐层建库,盐岩品位低且夹层多,盐穴的建槽速度慢,腔体底部抬升较快,不能满足我国地下储气库建设的需要,迫切需要寻求新的建槽技术加快盐穴储气库的建槽速度。为此,介绍了盐穴储气库溶腔机理,提出了优化造腔参数、扩眼、使用快速工具促溶3种快速建槽技术：①通过数值模拟对造腔循环方式、管柱提升次数、注水排量等造腔工艺参数进行优化;②采用扩眼法加快建槽速度;③应用喷射式、延伸喷射式和软管式3种造腔工具加快建槽速度。现场应用效果表明：快速建槽技术能够加快盐穴储气库的建槽速度,缩短盐穴建库周期,提高盐穴建库效益。     

不压井作业技术在金坛盐穴储气库中的应用

西气东输金坛盐穴地下储气库已有采卤溶腔单井（腔）注气排卤作业结束后，在投入正常注采气运行前，为确保?177.8 mm 注采气管柱通畅和注采气能力满足需求，以及井下安全阀在紧急情况下开关控制自如，需将仅用于排卤作业的?114.3 mm 管柱全部起出。鉴于金坛盐穴地下储气库的井（腔）的独特腔体、井身与管柱结构和较高的井口压力，决定采用不压井作业设备将?114.3 mm 排卤管柱一次性起出。该设备具备举升和运输能力的撬装，靠修井机、不压井作业辅助机和桥塞或堵塞器的相互配合来实现带压环境下起下管柱作业。采用不压井作业技术在金坛盐穴地下储气库进行了5 口井（腔）的施工，成功率100%，为金坛盐穴地下储气库后续不压井起同类大直径管柱作业储备了技术，具有一定的指导意义。     

地下盐穴储气库注气排卤及注采完井技术

盐穴地下储气库是利用地下较厚的盐层或盐丘,采用人工方式在盐层或盐丘中水溶形成洞穴储存空间来存储天然气,是储气库的主要类型之一。盐穴储气库建成后第一次注气排卤及注采完井是储气库建造和应用以及安全运行的关键。为了满足我国首座盐穴储气库--金坛盐穴储气库建设的需要,根据该储气库建库的特点,进行了注气排卤及注采完井工艺技术研究,通过注气排卤及注采完井方案的优选,制定了现场施工工艺,形成了我国盐穴储气库注气排卤及注采完井配套工艺技术,并成功运用于该储气库已有溶腔改造的5口井中,填补了我国盐穴储气库的注气排卤及注采完井工艺技术的空白。     

盐穴储气库地面工程技术要点研究

金坛储气库是我国仅有的1座已建成投产的盐穴储气库,对其设计、建设和运行经验进行总结,可为平顶山和淮安等盐穴储气库的建设设计提供指导。盐穴储气库是利用地下已有的盐层,采用人工的方式在盐层中水溶形成腔体,用于天然气回注、储存和采出的系统体系。盐穴储气库地面配套工程须额外增加造腔地面配套系统和注气排卤系统;注采气工艺中压缩机的选型也须兼顾注气排卤工况;盐穴采出气含有卤水,且各腔体独立,压力会有所不同,采气脱水工艺须能够适应腔体温度、压力变化。处理装置设计规模须根据盐穴储气库的功能定位、注采周期和注采能力等因素确定。多级离心泵作为造腔注水泵是最适宜的注气排卤设备,可满足各种工况条件下的快速造腔和盐厂的卤水回收要求。采出气处理工艺的选择须避免水合物生成并合理地控制水露点,三甘醇脱水和J-T阀+乙二醇技术是常用的脱水工艺。压缩机厂房的降噪是储气库建设的重要设计之一,采用吸声、隔声、隔振和通风消声等噪声控制措施可以实现整体降噪的目的。     

盐穴地下储气库气密封检测技术

建设盐穴地下储气库是一项高风险的复杂工程,对盐穴的气密封性有着很高的要求,其密封性检测技术就成为评价建库工程成败的关键。为此,分析了中国建设盐穴地下储气库的特殊性（盐穴储气库的盐层具有矿层层数多、单层厚度小、夹层多、含盐品位低、共生组分多和相变大等特点）,指出了建设盐穴地下储气库工程发生天然气泄漏的主要影响因素（井筒工程因素、地质因素和地面设备因素）,重点论述了建设盐穴储气库钻完井井筒密封性检测技术、水溶造腔过程中腔体的检测技术、首次注气排卤前盐穴完整性气密封检测技术和盐穴地下储气库运行后的评估检测技术。以上技术具有气密封性检测精度高、工期短、能耗低、工序简化及节省投资等特点,对我国正在建设和今后准备建设的盐穴储气库工程具有参考和借鉴作用。     

注气排卤技术在盐穴造腔中的应用

西气东输盐穴地下储气库是西气东输输气管线建设的关键配套工程,也是我国首座盐穴地下储气库工程.注气排卤技术作为盐穴造腔的关键技术,在国内首次应用.通过对老腔进行注气排卤试验,并简化地面排卤、反冲洗工艺流程,确定了井口排卤流量与压力之间关系,确定了合理的排卤流量、压力范围、周期和冲洗周期,为西气东输二线和三线盐穴造腔技术奠定了基础.     

江苏金坛盐穴储气库定向井轨道优化设计方法

针对盐穴储气库定向井下部直井段过短导致后期造腔管柱因不垂直而出现的盐腔严重偏溶的情况,采用五段式井眼轨道设计方法,结合材料力学相关理论,得出盐穴储气库定向井下部直井段最小长度计算方法,并对不同尺寸、不同钢级的造腔管所要满足的下部直井段最小长度进行了计算,完成了该方法在金坛地区11井次的应用。盐穴储气库定向注采井下部直井段的长度对后期造腔管柱的影响较大,盐穴储气库定向井第2直井段计算方法可以定量确定下部直井段最小长度,使造腔管成自然垂直状态,一定程度上避免了造腔过程中腔体偏溶情况的发生,保证了腔体体积,提高了盐层的利用率,符合现场实际要求。该方法对盐穴储气库定向井钻井设计及现场施工具有一定的指导作用。     

盐穴储气库技术现状及发展方向

总结国内外盐穴储气库建设技术发展趋势,认为国外的丛式井布井方法、大井眼井身结构与大排量造腔、卤水回注地下等技术手段值得借鉴。同时国内盐穴储气库建设仍面临优质库址资源少、造腔周期长、腔体有效利用率低等难题。为破解这一系列难题,在开展市场化运作模式探索的同时,更需要加大核心技术攻关,加强建库地质评价、钻完井工程、造腔设计与控制、复杂连通老腔利用、扩大储气空间等多个方面核心技术的研究,大幅度提高储气库建库效率,促进我国盐穴储气库可持续发展。     

盐穴地下储气库选址与评价新技术

为了满足我国南方非油气主产区和天然气主要消费市场寻找有利盐矿建设盐穴地下储气库的需求,解决盐穴储气库库址筛选条件不清、建库条件评价的内容与深度不一致的问题,在分析国内外盐穴地下储气库资料的基础上,提出了地质、地表条件相结合的库址筛选原则,创建了盐穴地下储气库建库条件评价体系;然后利用上述筛选原则和评价体系对长江三角洲、中南地区、东南沿海等3大天然气主要消费市场的部分盐矿进行了筛选排序;进而对其中条件较好的淮安盐矿进行了建库条件评价。研究结果表明:①盐穴储气库库址筛选的原则包括构造、埋深、含盐地层厚度、氯化钠含量、顶板和储量等6项地质原则和地表条件、水源与卤水、与管网距离等3项其他原则,利用上述原则可以对筛选目标进行快速地优选排序;②建库条件评价体系包括对构造、含盐地层特征、密封性与稳固性、可溶性、储气规模以及地表条件等的综合评价。结论认为,所建立的评价新技术可以有效地指导盐穴地下储气库的选址与评价,为盐穴储气库的方案设计提供了依据和有力的技术支持,所提出的厚夹层利用先导性建议现场实施效果好;该项研究成果对于加快我国地下储气库的建设具有积极的意义。     

盐穴地下储气库排卤管柱盐结晶影响因素实验研究

在盐穴地下储气库注采井注气排卤阶段,常因排卤管柱内部饱和卤水析出晶体而导致排卤管内壁结晶、排卤流量减小、注气排卤时间及成本增加,严重时甚至还可能导致排卤管柱被盐结晶堵死,无法继续注采作业。为此,通过分析研究卤水盐结晶成因,发现过饱和度、温度、卤水流速及排卤管内壁表面粗糙度是影响排卤管柱内卤水盐结晶的主要因素,据此设计了相应的实验。研究结果表明:①卤水盐结晶受温度影响,卤水在排卤管中低速流动且温度降低1℃时,管内壁即会结晶;②排卤流量越小,流体剪切力越小,生成的盐结晶结构不易被破坏,结晶现象越明显;③相同条件下,排卤管内壁表面越光滑,新生成的晶核不易附着、生长,排卤管内壁生成的盐结晶量越少。结论认为:盐穴地下储气库注气排卤过程中,采用高温淡水低流量反冲洗、升高注气温度以及排卤管内壁加涂油漆等措施,均有助于预防和解决因盐结晶而带来的堵管问题。     

盐穴储气库井筒泄漏监测室内模拟实验

由于盐穴储气库注采井井筒管柱和胶结水泥石长期受到交变温度及应力的影响,容易发生漏失,为了保障储气库平稳安全运行,结合光纤分布式声波传感系统(DAS)进行了井筒泄漏监测的室内模拟实验。实验模拟盐穴储气库选用?177.8 mm 和?244.5 mm的油套管柱组合,内管注气、环空注液、设置中间丝扣为泄露点,通过注氮气控制内外压差为0~12 MPa,结合光纤分布式声波传感系统(DAS)及噪声测井技术进行模拟分析。实验结果明确了分布式振动光纤泄漏监测系统的泄漏特征为DAS瀑布图、DAS频谱图均有异常显示,系统的精度为±1 m以内,泄露测量下限为0.83 L/min;系统能有效判别并实时监测气体在注采运行过程中是否发生泄漏,为盐穴储气库井筒泄漏监测技术提供参考和技术支持。     

我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议

地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段,具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点,而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节,且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前,我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座,初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系,包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用,盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术,但与国外相比,在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距,需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关,形成完善的地下储气库钻井完井技术体系,以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。      

盐穴型地下储气库建库评价关键技术及其应用

为了解决层状盐岩盐层展布不均、造腔机理复杂、造腔过程控制难、盐腔运行安全稳定性差、老腔改造利用难度大等技术难题,从盐穴地下储气库盐层利用最大化、提高造腔效率、缩短建库周期、保证腔体安全的设计目标出发,依托江苏金坛盐穴储气库的设计经验与现场实践,全面更新设计理念,提出了选址评价、造腔设计与控制、稳定性评价与库容参数设计、老腔筛选及利用、气库运行及监测等5项关键技术序列,丰富和完善了盐穴储气库建库评价技术体系。上述5项关键技术在金坛盐穴储气库建设中的实际应用效果表明:(1)地质方案实钻符合率高;(2)造腔形态符合设计预期;(3)腔体变形收缩率符合稳定性评价结果预期;(4)老腔改造利用成功;(5)部署监测网络保障了盐穴储气库的运行安全,为长江三角洲地区天然气调峰保供发挥了重要作用。结论认为,该项研究成果指导了盐穴地下储气库的建库方案设计及工程实施,为同类储气库的建设提供了理论支撑与技术保障。     

盐穴地下储气库盐岩力学参数的校准方法

盐穴地下储气库具有调配灵活、垫层气量需求量少、吞吐能力强等优点,但同时也面临着诸如地表沉陷、盐岩破坏、气体渗漏以及腔体收缩过快等安全稳定性问题。盐穴稳定性评价中一些关键力学参数的选择和校准极为重要,评价所涉及的岩石力学参数主要包括盐岩弹性参数和黏塑性参数。在盐穴腔体设计阶段,关键的力学参数的选择只能通过室内岩心试验来确定,其数值的大小可能与实际的原岩参数有较大出入,这在其他的地下岩体开挖工程中也经常碰到,需要进一步对盐岩力学参数进行校准。为此,在国内盐穴储气库造腔和注采运行的多年经验和数据积累的基础上,应用造腔和注采运行回归法,利用现场数据校准蠕变参数,建立了盐穴地下储气库岩石力学参数校准的试验方法。应用该方法对江苏金坛盐穴地下储气库的盐岩的弹性和黏塑性参数进行了校准,所获得的力学参数现场应用效果良好。校准后的力学参数对优化已运行腔体注采方案、提高储气库运行经济性和安全性都有重要作用。