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。     

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。     

盐穴储气库密封测试技术的研究及应用

分析了国内外在盐穴密封性(或机械完整性)测试技术方面的研究现状,论述了国外常用密封检测方法的测试原理。依据国内实际情况,提出了以氮气或空气为介质的盐穴储气库密封测试方法,建立了盐穴密封检测结果的评价标准,指出了盐穴腔体泄漏位置的具体判别方法,建立了气体泄漏率及泄漏量、环空压力及卤水注入量等参数的数学模型,给出了气水界面处的压力平衡方程。以金坛B1盐穴腔体密封检测为实例,分析了密封测试方法及其数学模型的现场应用效果。     

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。     

盐穴储气库完井设计考虑因素及技术发展

盐穴储气库是我国重要的储气库类型,在我国南方地区具有广阔的建设空间,目前江苏省金坛市运行了国内第一座盐穴型储气库。上千万立方米天然气被高压储存在人工溶成的盐穴内,作为注(采)天然气唯一通道的注采井,其气密封性能是保证储气库安全运行的重要因素之一。为确保天然气的安全储存,根据国内盐穴储气库建设实际,吸收国外盐穴储气库的成熟设计理念,重点论述了在盐穴储气库完井阶段如何保证注采井的气密封性能,得出了盐穴注采井完井设计时需要考虑的重要因素,同时展望了盐穴储气库完井新技术,对今后国内盐穴储气库的完井设计具有指导作用。     

中石化地下储气库建库关键技术研究进展

随着天然气需求量的增加和天然气对外依存度的上升,为了保障安全、平稳、连续、可靠的天然气供应,我国加大了地下储气库(以下简称储气库)的建设力度及相关技术攻关。为此,梳理了中国石油化工集团有限公司(以下简称中石化)储气库建设现状,分析了面临的机遇与挑战,总结了中石化储气库建库关键技术的研究进展。研究结果表明:①中石化储气库建设起步较晚,但发展潜力大;②中石化建库地质条件复杂,相对较差,但库址资源靠近消费区;③初步形成了包括库址筛选与评价、储气库动态密封性评价、地质重构、有效库容评价、库容参数与建库方案优化设计、全生命周期完整性评价等一系列复杂地质条件气藏型储气库建库关键技术;④同时开展了含水圈闭资源筛选、含水圈闭改建储气库地质评价、有效气顶形成机理、关键库容参数优化等关键技术研究,探索了含水层储气库建库关键技术;⑤攻关了盐穴储气库腔体设计与稳定性评价、多夹层垮塌与腔体形态控制等关键技术,厚夹层盐穴储气库建库技术取得突破性进展。结论认为,一系列建库关键技术有力地支撑了中石化储气库的建设和发展,助推了中石化天然气业务的快速有效发展。     

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。     

金坛地区采卤井改造为储气井的固井技术

江苏金坛盐穴储气库6口采卤井改造为储气井的配套工程，针对该地区的地质特点、固井难点及西气东输对固井质量的要求，筛选出了具有良好抗盐性能的水泥浆体系，制定了建立人工井底的技术方案，形成了一整套适合该地区已有采卤井固井的配套措施。综合应用上述技术后，现场共施工6口井，经CBL/VDL测井及腔体密封性试压等4个环节的检测，均表明固井质量合格，盐层段固井质量优质，能满足以后储气的需要。     

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。     

国外盐穴地下天然气储气库建库技术发展

建设与开发更多的地下盐穴天然气储气库，是21世纪天然气库发展的一个趋势。成熟的国外盐穴储气建库技术，主要包括盐穴储气库的选址技术、造腔淋洗技术、几何形状的控制技术、密封技术、盐穴储气库的稳定技术及检测技术。     

金坛盐穴地下储气库建库关键技术综述

金坛盐穴储气库是中国第一个盐穴储气库，建设金坛盐穴地下储气库是一个比较复杂的系统工程，建库中通过摸索形成和运用了多项关键技术。①地质评价：对建库区域的选择和溶腔密封性至关重要；②溶腔设计及稳定性评价：是确保溶腔稳定的最佳形态并达到体积最大化的技术保障；③造腔技术：是整个建库工程的核心，它是能否实现所设计的理想溶腔形态和体积的关键；④声纳检测技术：确定造腔过程和最终溶腔的体积和形态；⑤完整性测试溶腔：是能否开始建造和建造后可否投入运行的关键；⑥热动力模拟：是编制盐穴储气库运行计划并为地面设施配套的重要依据；⑦老腔井筒改造技术：部分形态较好的采盐溶腔改建成为储气溶腔，加快了储气库建设进程。金坛储气库的建设使中国具备了建设同类地下油气储备库的技术实力。     

盐穴储气库注采运行过程中的腔体形状检测

金坛储气库注采运行过程中,由于岩盐的蠕变特性,压力、温度的变化会对盐穴的形态产生影响,使盐穴发生片帮和收缩,严重的情况会影响到注采运行的安全。为了研究腔体形状的变化,评价其影响,为安全平稳的运行提供保证,也为今后国内盐穴储气库高压气腔声纳检测积累经验,给地下盐穴储气库的生产运行提供技术保障,金坛储气库对两口注采运行多年的老腔进行了检测。从高压气腔声纳检测现场施工出发,重点说明高压气腔声纳检测的详细操作程序及关键技术。这一工作在国内尚属首次。     

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。     

测井综合评价方法在盐穴储气库建库中的应用

盐穴储气库是国家能源建设中的一项重要组成部分,涉及多方面工程。在建库选址中利用测井资料可以评价盐岩盖层封闭性、盐岩稳定性、盐岩分布规律、盐岩的力学特征等,以此分析是否具备建库的基本条件。利用常规、电成像测井资料识别盐岩地层矿物岩性,建立解释模型,实现盐层及夹层矿物含量的精细计算,从而对库体进行纵向、横向多方位盐岩品质评价。利用常规、阵列声波测井对盐岩盖层进行岩石力学特征描述,评价盖层封闭性。因此,测井资料综合评价对盐穴储气库建库具有重要的指导意义。     

盐穴地下储气库稳定性评价系统及其应用

近年来盐穴地下储气库失效事件时有发生,因此提高其稳定性已经成为储气库安全运营的关键。为此,首先在对地下溶腔的内在特征、外界环境构成要素以及注采气运行状况进行详细分析的基础上,采用层次分析法构建了多层次、多指标的盐穴地下储气库稳定性综合评价体系,并根据实验和有限差分软件FLAC3D的数值模拟结果,建立了各评价指标的评分模型;进而结合模糊综合评判法确定了盐穴地下储气库稳定性评价的定量值和稳定性等级,并以此为基础设计开发了盐穴地下储气库稳定性评价软件以方便对储气库稳定性进行预测和管理;然后以江苏金坛储气库为例对地下溶腔稳定性进行了定量评价,并将该评价结果与历史评估数据相比较。结果表明:在2~8 MPa采气压力条件下,评价系统预测结果与历史评估数据相吻合,储气库稳定性得分为50.618,稳定性级别为不稳定。最后进一步分析说明盐岩地下储气库应重点控制低压运行、高压运行、周围盐岩层厚度以及套管鞋高度等影响储气库安全的因素。该方法可为盐穴地下储气库的管理提供参考。     

采卤老腔改建储气库评价方法

开发与利用盐矿已形成的采卤老溶腔是快捷建成储气库的有效方式(除加快新腔的形成速度外)。利用老溶腔不但可以缩短建库时间，还可以减少盐穴储气库的建设成本。为此，在考虑储气库要求及老溶腔特点的基础上，提出了已有采卤老溶腔改建储气库的地质条件和腔体条件，论述了评价已有采卤老溶腔所需要的工程施工项目，建立了一整套采卤老腔改建储气库的评价方法与分析技术，包括声纳检测数据分析技术、腔体力学稳定性评价方法、社会和经济效益评价内容等，并结合金坛盐矿的实例进行了论证。目前该方法已成功应用在西气东输盐穴储气库的老腔改造工程中。     

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。     

岩盐储气库水溶建腔优化设计研究

作为“西气东输” 工程的配套项目，江苏金坛储气库近日正式投产。根据金坛盐矿有利的建库地质特征，运用岩盐溶腔数值模拟软件对溶腔形态变化规律和影响因素进行了分析研究。从溶腔的总体结构以及水溶建腔过程中生产参数如油垫的位置、循环方式、流量控制、管柱组合等方面进行优化设计，给出水溶建腔优化设计准则和方法；针对岩盐储气库水溶建腔方案，提出造腔时间、平均排量、溶腔体积、平均出口浓度、设计符合率等5项主要评价指标，运用灰色物元分析方法对水溶建腔多方案进行优选，得到最佳方案。实例计算表明，按照一定的水溶建腔优化设计准则和方法，能够对岩盐储气库溶腔进行优化设计；岩盐储气库水溶建腔采用灰色物元分析方法能够全面科学地确定设计方案的优劣，很好地解决储气库水溶建腔方案设计优选的问题。