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     

盐穴储气库造腔注水站设计要点

建造地下盐腔是盐穴储气库建设的重要工程和前提,目前普遍采用注水溶漓法。地面配套相应的注水设施具有流量变化大、压力高、防卤水腐蚀等特征。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。多级离心注水泵将以变工况方式运行满足注水压力不同阶段的变化,在生产中,根据实际变化调整泵的运行工况,满足造腔井各时段对注水泵出口压力的要求,每3年1个循环。     

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。     

金坛盐穴储气库造腔关键参数优化

在金坛盐穴储气库工程建设中,由于缺乏造腔经验,导致造腔速度慢,盐腔有效体积小,严重制约了建库速度。为提高造腔有效体积和造腔速度,对现场造腔生产数据进行了分析,对造腔关键技术进行了优化:注水循环方式以反循环为主,正循环为辅;第一次建槽时,油垫距内管口一般为30~40 m,建腔期油垫提升高度约15 m,封顶期不大于10 m;注水排量循序渐进,平稳恒定,建槽期平均注水排量为80~90 m3/h,建腔期平均注水排量为90~100 m3/h;建腔期正、反循环造腔内外管优化距离分别不低于45、10 m,可有效保证排卤质量浓度。该研究可为盐穴储气库造腔参数优化提供指导。     

盐穴储气库造腔管柱失稳及其影响因素分析

盐穴储气库造腔管柱失稳不仅会降低造腔作业效率,影响造腔质量,还会造成管柱起出困难、造腔失败.基于现场盐穴造腔工艺流程,在建立造腔管柱振动控制方程和管内流体运动方程的基础上,采用ANSYS Fluent商业软件实现了造腔管柱数值求解.借助江汉油田现场M实例井参数,采用相似原理,设计了造腔管柱振动模拟实验台架,测得实验数据...     

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。     

盐穴型地下储气库注采井造腔工艺

目前国内乃至世界其他国家在储气库建设中都是在枯竭油气层的基础上建设的,而江苏金坛盐穴型地下储气库是我国乃至亚洲第一个利用可溶盐层地下造腔工艺完成的盐穴型储气库。简述了盐穴型地下储气库造腔工艺、施工工序及造腔施工的五个阶段,为我国在未来几年建设四大区域性联网协调的储气库群探索出一条成功的盐穴型地下储气库注采井造腔经验。     

厚夹层盐穴储气库单井双腔可行性分析

我国盐岩地层通常伴有厚夹层,针对厚夹层的盐岩地质条件,采用单井双腔的造腔方式,避开建库层段厚夹层,利用厚夹层的上部和下部盐层资源造腔,可提高盐岩资源利用率,扩大单井有效储气空间。以我国楚州盐矿厚夹层上、下两段盐层为造腔目标,设计单井双腔造腔方案开展模拟预测,对单井双腔建腔的钻井、造腔等工程费用进行测算,并与单井单腔造腔方案对比,结果表明:在特定的地质条件下,单井双腔造腔方案的有效体积为27.8×104 m3,单井单腔方案的有效体积为18.0×104 m3,采用单井双腔比单井单腔增加有效体积约54.4%,增加工作气量41.5%,节约单方建腔投资约21%。因此,单井双腔的造腔方式在储气库空间体积利用及单方地下工程投资等方面具有明显优势,有必要加强攻关研究与推广应用。     

国外盐穴储气库盐腔残留水治理措施分析

盐腔残留水会对天然气注采系统的运行产生影响,尤其是天然气水合物的影响。如何防止回采天然气生成水合物,对确保储气库正常运行至关重要。为此,从介绍储气库盐腔残留水堵塞管道、腐蚀金属管线、降低热值及形成水塞的几大危害入手,分析了储气库盐腔残留水的来源及形成过程。重点对国外盐穴储气库盐腔残留水治理措施进行了分析。同时对国内刚刚起步的盐穴储气库的盐腔残留水处理提出了深化溶腔监测技术、开展有机液体与盐水混合物地面分离研究等建议。     

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。     

盐穴储气库低节流井下安全阀的研制

为了满足盐穴储气库注气排卤简化技术的设计要求,降低井下安全阀节流冲蚀的影响,以内径尽可能大、外径尽可能小为原则,优化了安全阀本体连接及液控管线与安全阀连接处的密封形式,将S13Cr-P110新材料应用于弧形阀板结构,研制了最大外径?184.15 mm的盐穴储气库低节流井下安全阀,并进行了液压控制管线及液控系统压力测试、开启关闭功能测试和泄漏速率测试。研究结果表明,SVT5低节流井下安全阀降低了安全阀处29.51%的节流,符合ANSI/API Spec 14A 井下安全阀设备规范要求,水密封试验及气密封试验均合格,为盐穴储气库注气排卤完井作业技术的发展提供经验。     

盐穴地下储气库小井距双井自然溶通造腔工艺

为了解决盐穴地下储气库单井造腔速度慢、工期长的难题,通过调研盐矿的采卤工艺技术,借鉴盐矿对井开采溶腔的技术思路,提出了"单井建槽、自然溶通、双井对流建腔"的盐穴储气库造腔思路:基于室内对井采卤物理模拟实验,通过双井造腔连通方式与井距实验模拟,对小井距双井造腔自然溶通技术的可行性进行了分析和造腔效果预测,创建了盐穴储气库小井距双井自然溶通造腔工艺,并进行了现场先导性试验和声呐检测。结果表明:(1)利用双井可加快盐穴造腔速度,试验井比单井造腔速度提高了1.7倍;(2)要建造规则、可被检测的盐腔,宜采用小井距、自然溶通的造腔方式;(3)建造单腔有效体积为30×10~4 m~3的模拟预测方案显示,较之于单井造腔,双井造腔可缩短工期25%(约1年)、降低能耗55%左右。结论认为,双井造腔工艺在加快造腔进度、降低能耗方面效果显著,应加快对该工艺的攻关研究与现场试验,以期尽早推广应用。     

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。     

国内盐穴储气库空间利用技术及展望

盐穴储气库具有储层渗透性低、损伤恢复能力强、注采率高、短期吞吐量大、垫层气量低并可完全回收等优点,在国外应用广泛,然而国内盐穴储气库由于盐岩品位差,造腔结束后大量盐岩不溶物堆积在腔体底部形成沉渣,沉渣空隙中存在着大量无法被排出的卤水,造成了储气空间资源的巨大浪费,如何使其腔体空间得到最大化利用是当下需要亟待解决的问题。对国内盐穴储气库盐层地质及其底部沉渣空间利用技术进行了调研,指出虽然在沉渣上方进行注气排卤工艺已日臻成熟,但还需对排卤管柱下入沉渣底部技术进一步深入研究。从管柱下入和起出、管柱下入后的堵塞问题及解决方案、管径参数优化以及未来储氢等方面提出了相关建议,以期对国内盐穴储气库空间利用率技术研究提供借鉴。     

利用枯竭油气藏建设地下储气库工程的配套技术

枯竭油气藏是世界上最适合建设地下储气库的一种类型,在我国也是建设地下储气库的首选类型。为此,对利用枯竭油气藏建设地下储气库的特殊性进行了分析,发现有如下特点：原有老井多、服役时间长、井况复杂;储气层压力低,保护储层防止污染的技术难度大;储气库运行始终处于交变载荷的变化过程中,对工程质量要求更高。针对性地提出了建库工程的配套技术：原有老井处理技术（可利用老井的筛选技术、合理利用老井部署监测观察井技术、可靠封堵报废老井的配套关键技术）和建库新钻注采井在钻井-固井-完井施工全过程中实施保护储层一体化联作方式的关键技术。该配套技术对我国今后建设枯竭油气藏型地下储气库工程具有实用及参考价值。     

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。     

盐穴储气库氮气阻溶注氮量计算及现场试验

盐穴储气库使用柴油作为阻溶剂,成本高,油水分离难度大,容易污染环境。氮气作为阻溶剂成本较低,环境友好无污染。为此开展了盐穴储气库氮气阻溶现场试验,结合气液界面控制方法,针对造腔过程中气液界面在裸眼和腔顶2种情况,建立氮气注入量计算式,在金坛储气库进行了2个阶段的氮气阻溶现场试验,结果表明,考虑10%~20%的损耗后,计算得到的注氮量和实际注氮量相符,试验井增加腔体体积约5×104 m3,气液界面稳定,腔体形状规则,与设计基本一致。     

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。