盐穴储气库溶腔促溶工具的研究

盐穴储气库溶腔的溶漓过程长,耗费淡水和能源较多,所用资金占建库资金的比例大。为此,根据盐穴建造阶段的需要确定了以促溶工具为主的建槽期快速溶腔工艺方案,研制了喷嘴式促溶工具、延伸式喷嘴促溶工具和软管式促溶工具,并阐述了这3种促溶工具的结构、特点、工作原理及主要技术参数。现场应用结果表明,建槽期前60d内,采用快速溶腔工艺及促溶工具能将盐穴溶腔速度提高1倍左右。     

盐穴储气库造腔节能优化技术

为实现盐穴储气库建设降本增效,必须识别能耗关键点,针对注水造腔工艺过程进行优化,避免注水二次循环。在满足造腔量及外输卤水浓度的要求下,应用非线性规划理论结合水溶造腔生产实际,建立多井溶腔工艺参数优化数学模型,进行了多井溶腔工艺参数方案优化,提高注水溶盐效率。根据优化方案,改造现场注水工艺流程,保证一次循环多井采卤浓度满足外输要求,提高盐穴储气库建库效率。通过现场对工艺优化后,改造后工艺流程有效降低单位造腔体积能耗41.18%,对盐穴储气库建设具有重要意义。     

盐穴储气库水溶建腔机理研究

盐岩腔体溶蚀过程是发生在边界层内的溶腔固壁表面与溶液之间的物质交换动态平衡过程，根据盐岩的水溶建腔机理建立数学模型，可以为盐穴储气库的水溶建腔设计提供理论依据。根据物质平衡原理及Fick扩散定律，建立了盐岩溶蚀物理模型；根据流体力学基本原理、对流扩散理论及物质平衡原理，建立了溶腔溶质传输-流体流动数学模型，可求解溶蚀过程中腔体内流体的浓度场和流动速度场分布；根据盐岩溶蚀机理研究，推导出盐岩溶解速度方程，可求解溶腔动边界。用该数学模型进行数值模拟得到的溶腔形态与物理模拟结果吻合较好，能够正确描述盐穴储气库水溶建腔的基本规律，可以用于指导水溶建腔的工程实际。图3表1参6     

盐穴型地下储气库调峰优化控制研究

在分析输气管道运行工况与城市用气特点的基础上,采用灰色理论与人工神经网络组合预测方法,建立了适合沿线布有地下储气库的输气管道负荷预测模型,提出了盐穴型地下储气库调峰工艺参数优化控制策略,并以实例形式给出了计算过程及分析结果,所得出的相关结论有利于科学确定盐穴型地下储气库各溶腔最优生产方案,提升经济效益。     

地下盐穴储气库气密封测试参数设计方法研究

气密封测试要求将氮气/卤水界面设置在套管鞋以下一定位置,同时保证套管鞋处的测试压力在最大操作压力附近,以便检测极限情况下套管鞋和盐腔的泄漏情况。通过建立压力平衡关系模型,给出了气密封测试各主要参数的设计方法,有效地提高了设计准确性,极大地节省了测试准备时间和成本。     

盐穴储气库造腔地面工艺技术

金坛盐穴储气库造腔地面注水、采卤的介质环境对地面工艺和设备提出了更高的要求。玻璃钢管道的应用降低了大排量、长距离输送过程中的摩阻损失,解决了常规钢质管道输送河水及卤水介质时的结垢及腐蚀带来的运行成本增加。给出了计算溶腔过程中有效体积的理论计算方法。     

盐穴储气库溶腔收缩规律分析

盐穴储气库在运行过程中溶腔周围的盐层受到地层压力和溶腔内压的多重作用而产生应力变化。由于盐层具有蠕变特性，并且溶腔内压力始终小于周围岩层的地层压力，因此溶腔周围盐层会产生指向溶腔内部的位移而导致溶腔收缩，从而引发储气库单腔库容和工作气量的变化。溶腔的收缩可以通过盐层蠕变测试结合数值模拟进行预测。通过对国内某盐穴储气库实际岩石力学参数测定和溶腔运行模拟预测发现，溶腔建成初期有一个短暂的快速收敛阶段，后期收敛速度较为平稳并有逐步减缓的趋势。运行10年，溶腔的体积缩小逾8%，对应的储气库库容和工作气量也将减少8%以上。因此在盐穴储气库运行的初期，必须密切注意溶腔蠕变，制定合理的运行参数，确保溶腔快速收缩阶段的溶腔稳定。在中后期必须新建溶腔，以弥补因溶腔收缩而减少的库容量及工作气量。     

盐穴天然气地下储气库运行管理综述

在盐穴储气库运行过程中,溶腔气体与周围盐层的热交换,连续的注采循环,焦耳-汤姆逊效应等作用,不仅对盐穴的稳定性、安全性造成很大的影响,而且易使气体的压力和温度进入水合物的生成区间而妨碍正常输气。为研究盐穴储气库的运行特性,寻找最佳的运行方案,结合国内外相关技术文献及研究成果,对盐穴储气库的运行特性和运行过程中的关键技术问题进行了论述,为今后国内盐穴储气库的运行研究提出了一些建议。     

盐穴地下储气库风险评估方法及应用研究

随着我国地下储气库的建设投入逐步加大,如何有效防止地下储气库事故发生,在增强其运行安全性的同时合理利用资源,以获取最大经济效益,已成为储气库管理者重点关注的问题。为此,以盐穴地下储气库作为研究对象,将其划分为地下储气设施、地面站场设施和地面集输管线3个评价单元,采用系统分析和事故分析的综合分析方法,将该类储气库风险因素归类为腐蚀、冲蚀、水合物生成、设备失效、操作相关、机械损伤、地质构造因素以及自然力8类共性风险,包括14大类和45小类风险因素;研究建立了盐穴地下储气库风险评估方法,包括基于故障树技术的地下储气设施风险评估方法、地面站场设施的定量风险评估方法和地面集输管线的肯特管道风险评分法;并将建立的盐穴地下储气库风险评估方法应用于某盐穴地下储气库的风险评估,为盐穴地下储气库安全管理提供了依据,同时可为枯竭油气藏型和含水层型储气库的安全管理提供参考。     

盐穴储气库造腔管理分析系统设计与应用

在盐穴储气库建设过程中,由于经验不足,在管理和效率方面存在较多问题。为了提高盐穴储气库建库的工作效率和管理水平,自主设计和开发了盐穴储气库造腔管理分析系统。该系统利用关系数据库组织和维护造腔生产数据,设计和实现造腔分析、声纳分析、注采运行以及系统管理等功能模块,实现造腔进度快速计算和监控、油垫压力监测以及造腔参数优化等许多科学实用的功能,大大降低了人工计算量,确保造腔设计和进度监测的准确性,有效地提高了管理水平,具有非常好的推广价值。     

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。     

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。     

含水岩层型地下储气库储气量损失研究

天然气损耗是储气库的特有参数之一,它不仅关系到储气库运行的经济特性,而且还是评价一个储气库成败的关键。论述了含水岩层类型的地下储气库的功能、优缺点、库址条件以及其储气量损失的主要原因,并在理论分析的基础上,通过实例分析证明在含水岩层类型的地下储气库中,水溶气对储气库气量损失计算是不可忽略的,并针对这一情况提出解决措施。     

枯竭气藏改建储气库需要关注的几个关键问题

到2020年,中国地下储气库的工作气需求量将超过500×10⁸ m³,其中60%～70%的工作气量将通过枯竭型气藏改建地下储气库而获得。为此,分析指出枯竭气藏型地下储气库的建设与气藏开发本身具有较大的差异性,两者在建库与开发条件、开采方式、设计准则、运行过程、工程要求、储层改造及监测7个方面都存在着较大差异。因此,在地下储气库的建设和运行管理过程中,不能照搬气藏开发的模式,必须关注地下储气库建设的5个关键问题：库容参数设计、井网部署、气库安全、气库监测和气库运行优化。做好以上5个方面的工作,将会大大缩短建库周期,提高枯竭气藏改建储气库的运行效率。     

相国寺石炭系气藏改建地下储气库运行参数设计

相国寺气田位于重庆市渝北、北碚区境内。该气田石炭系气藏地理位置优越,储层分布稳定,储层渗流性好,气质纯,气井产能高,井间连通性好,开发中表现出视均质气藏特征,盖层和断层封闭性好,水体能量有限,地层水不活跃,非常有利于改建地下储气库。为此,在比较了枯竭气藏改建地下储气库与气藏开发的异同之后,根据相国寺地下储气库的定位及调峰需求（主要用于解决川渝地区天然气市场的季节调峰问题,可为中卫-贵阳管线提供季节调峰,同时具备天然气战略储备应急能力）,利用该气藏丰富的静态资料和长期开发的动态资料,优化设计了储气库的上限压力、下限压力、库容量、工作气量、垫底气量、注采井数等关键运行参数。模拟结果表明：相国寺气田石炭系气藏改建地下储气库后,运行压力介于11.7～28.0 MPa,库容量可达40.5×10⁸ m³,垫底气量为17.7×10⁸ m³,工作气量为22.8×10⁸ m³,储气库具备较强的调峰能力。最后还对该储气库的注采方案进行了设计分析。     

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。     

基于模糊综合评判法的地下储气库方案优选

地下储气库的设计方案涉及因素多,必须对方案从整体上进行综合评价,建立正确的决策模型,从而客观合理确定优选方案.介绍了改进层次分析法及模糊综合评价法的原理,提出了将改进层次分析法和模糊综合评价相结合的决策模型.将该决策模型应用于北京某地下储气库方案优选,在优选过程中考虑了影响地下储气库建设方案的8个主要因素,对备选的6个方案建立了“优、良、中、差”4个评价等级,利用改进的层次分析法确定了各因素的权重,并对各方案进行了模糊综合评价.结果表明该决策模型所选方案与实际所选方案一致,说明了该决策模型的适用性.     

气藏改建储气库下限压力设计新方法

储气库下限压力与工作气量、注采井数、补充垫气量等参数密切相关,将直接影响项目的经济性。现有方法以地质气藏认识为基础,采用定性半定量方法设计,其结果难以定量精确确定。在充分考虑储气库地质条件、水侵规律、气井产能、外输条件以及实现库容最大化的基础上,通过分析不同下限压力的有效库容形成与项目建设投资的内在关系,以项目经济性最优为目标函数,提出地质—经济一体化预测模型,建立气藏改建储气库下限压力设计新方法。在国内某储气库方案设计中的应用实践表明,该方法统筹了技术经济性,设计基础更加牢靠,结果更加科学。     

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。