盐穴储气库调研报告
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盐穴储气库发展现状及未来趋势分析盐穴储气库是一种重要的储气设施,用于将天然气储存在盐穴中,以满足能源需求的变化和应对紧急情况。
在当前能源转型和气候变化的背景下,盐穴储气库的发展尤为重要。
本文将分析盐穴储气库的现状,并预测其未来的发展趋势。
目前,盐穴储气库在能源行业中起着至关重要的作用。
它们能够平衡天然气的供应和需求,使市场稳定,并解决使用天然气时的峰谷差。
近年来,许多国家都在积极推动盐穴储气库的建设和更新。
然而,全球范围内的盐穴资源并不丰富,只有少数地区拥有适合储气库建设的盐穴。
因此,有必要充分利用现有盐穴资源,提高盐穴储气库的储气能力和可靠性。
未来,盐穴储气库的发展将面临一些挑战和机遇。
首先,由于能源转型的推进,天然气需求将呈现出较强的增长态势。
因此,储气库需要提高储气能力,以满足日益增长的需求。
其次,随着技术的进步,新型储气技术的出现将改变盐穴储气库的设计和运营方式。
例如,压缩储气技术和液化储气技术的发展将使盐穴储气库更加灵活和高效。
此外,氢能作为清洁能源的发展也将带动盐穴储气库的需求增长。
在政策层面上,各国政府将继续制定和完善盐穴储气库相关的政策和规范。
这些政策将鼓励投资者参与盐穴储气库的建设,并为储气库的运营提供支持和保障。
政府还将推动国际合作,共享盐穴储气库技术和经验,提高全球盐穴储气库的整体水平。
另一个重要的未来趋势是盐穴储气库的可持续发展。
随着环境保护意识的增强,储气库的环保性能将成为建设和运营的核心要求。
盐穴储气库需要采用先进的技术手段,减少天然气泄漏和对地下水的污染。
同时,储气库也可以与可再生能源结合,利用储气库的储气能力来储存太阳能和风能,提高可再生能源的利用率。
另外,数字化技术在盐穴储气库的发展中将发挥重要作用。
通过引入物联网技术和大数据分析,可以实时监测和管理储气库的运行情况,提高储气库的安全性和效率。
此外,人工智能和机器学习的应用可以优化储气库的运行策略,降低能耗和运营成本。
盐穴储气库调研报告目录一、引言 (2)二、国内盐穴储气库现状 (2)三、盐穴储气库盐岩岩性特征 (3)四、盐穴储气库工艺方法 (4)4.1.1老腔改建储气库成套技术 (4)4.1.2建腔工艺技术 (4)4.1.3溶腔技术 (5)4.1.4腔体气密封检测 (6)4.1.5造腔油水界面监测 (7)4.1.6高效注气排卤 (7)4.1.7连续油管排卤 (8)4.1.8天然气回溶腔体修复 (9)4.1.9夹层处理 (9)4.1.10盐穴储气库运行监测技术 (9)五、盐穴储气库的认识与建议 (13)一、引言按盐在地下存在的方式,盐穴储气库可划分为盐岩层储气库和盐丘储气库2种。
简易建造盐穴储气库的工艺过程是利用采盐井或新钻井眼作为溶腔,经注水管注入淡水进行溶解,由排水管排出卤水,并在注水管与套管之间的环空内注入一定量的非溶剂隔离液,以防止盐穴穹隆顶溶解,为控制盐腔几何形状的稳定,还须调整注水管和采卤管的相对位置由采出盐量和声纳测试确定盐穴容积和几何形状,当达到设计要求的空间几何尺寸后,可一边注气一边采卤, 直到卤水基本被采完,继续注气达到设计压力,关井待用。
二、国内盐穴储气库现状中国盐穴储气库的建设历程划分为技术研究与探索、技术消化与形成、技术成熟与发展3 个阶段,在建设过程中形成了老腔改造、腔体气密封测试、光纤测试油水界面以及高效注气排卤等多项特色技术。
为保证盐穴储气库的安全稳定运行,提出了一套在注采运行过程中监测井口温度压力、地面沉降、腔体形态、井筒完整性在内的体系及方法。
指出中国盐穴储气库建设存在造腔速度慢、老腔改造难、适建库址少等问题。
截止2015年,世界范围内13个国家运行着90多座盐穴地下储气库,其中美国、德国、加拿大是拥有盐穴储气库最多的3个国家,我国目前在运行1座盐穴地下储气库即金坛储气库。
中国境内虽然含盐盆地众多,岩盐资源丰富,分布范围广,埋深从几十米到几千米不等,但盐矿普遍表现为以层状为主,具有矿层多、单层薄、夹层多、夹层厚、埋层过浅、埋藏过深等特点,缺乏适合建设盐穴储气库的优质盐矿资源。
盐穴储气库井钻井关键技术研究盐穴储气库井钻井关键技术研究1盐穴储气库钻井技术特征1.1盐穴储气库井与常规油气井主要区别。
井筒压力不同,盐穴储气库井受交变压力影响;井眼尺寸和套管尺寸不同,盐穴储气库井的较大;储层类型不同,盐穴储气库井储层为盐岩层;使用寿命要求不同,盐穴储气库井要求为50年。
1.2盐穴储气库井对钻井的要求。
井内压力交替变化,必须满足注气和采气过程的密封性;确保较高的井筒质量,满足注气和采气运行的需要;满足最佳造腔需要,缩短建库时间,减少造腔投资;完井套管应采用高强度厚壁气密封套管,防止盐岩层蠕变被挤毁;满足季节调峰和应急供气需要。
1.3盐膏层地区钻井技术难题。
盐岩的塑性变形产生井径缩小;夹在盐岩层间的薄层泥页岩、粉砂岩等不溶物,盐溶后上下失去承托,在机械碰撞作用下掉块、坍塌;石膏或含石膏的泥岩在井内钻井液液柱压力不能平衡地层本身的横向应力时,会向井内运移垮塌;盐膏层非均匀载荷引起套管挤毁变形,盐膏层在构造应力、上覆岩石压力、温度、倾角、厚度等因素作用下,会发生溶解、蠕变、滑移或塑性流动,对套管产生相当大的外挤载荷,致使套管挤扁、弯曲甚至错断。
2井身结构设计井身结构设计是钻井工程的基础,关系到钻井技术经济指标、产能大小、储气盐穴的质量和寿命。
井身结构设计主要内容包括每层套管层次、各层套管相应井眼尺寸、套管直径和下入深度以及水泥返高等。
设计的主要依据是地层岩性特征、地层孔隙压力和地层破裂压力。
2.1套管层次及作用。
(1)导管。
主要作用是封固表层疏松地层,将钻井液从地表引导到钻井装置平面上来,建立循环和保护钻井基础。
(2)表层套管。
表层套管主要有两个作用:一是在其顶部安装套管头,并通过套管头悬挂和支撑后续各层套管;二是隔离地表浅水层和浅部复杂地层。
表层套管必须下在有足够强度的地层上,以免发生井涌关井将套管鞋地层压漏。
表层套管的水泥浆通常返至地面。
(3)技术套管。
其作用将不同地层孔隙压力的层系或易塌、易漏等难于控制的复杂地层,给予封隔,保证钻井的顺利进行。
我国盐穴资源现状与储油气库建设研究石油的应用范围极广,在人们的生产、生活中发挥了重要的作用。
其作为不可再生地重要资源,一旦开采完毕,便永久消失了。
因此,如何增加石油的战略储备成了能源专家研究的重要课题。
经过多年努力研究及实践经验,盐穴作为石油的战略储备已经成了国内外普遍接受的观念。
本文就是从我国盐穴资源现状作为研究的起点,探讨储油气库建设未来的发展方向。
标签:盐穴;储油气库;研究1 我国盐穴资源现状在盐穴储油气库的选址方面一般不是盲目进行的,而是具有一定的规律性。
目前,我国的盐穴储油气库选址主要集中在经济发达的中东部地区,在这里,平均溶腔量约为500×104m?每年。
要实现建设盐穴储备库建库目标就需要利用这些丰富的盐穴资源。
目前,在东部和长江沿线地带也分布了主要的输油管道,这些条件都决定了该地区是我国的石油储备库建设选址之地。
2 盐穴石油地下储备库的目标地区特征概述2.1 江苏省盐穴(1)淮安盐穴。
淮安地区盐矿分布主要分布在两个地区即淮安盐盆和洪泽盐盆,这两个盆地的储盐丰富,总面积达到了330平方公里。
该地区盐穴无论是盐层埋藏深度和厚度都达到了较高的水平,其中深度为1300~2200米,厚度为100~150米。
淮安地区盐穴的特点是新造盐腔具有非常快的发展速度,不仅如此,其还具有超强的卤水处理能力,因此在未来的发展中可加快扩大盐穴的储油库规模。
淮安地区盐矿分布之所以形成这样的特点,是由该地区发展方向和发展工业决定的。
淮安地区为了更方便、更快捷地进行海边晒盐、盐碱化工等工作,建设了两条卤水输送管线,这两条输送线分别为盐城、连云港线,大力解决了卤水输送的问题,合计可输送卤水的数量高达1000万立方米/年;淮安地区的盐化工是其重点发展工业之一,盐化工企业数量众多且具备超强的生产能力,合计年产精制盐、明粉、纯碱的数量分别为550万吨、300万吨和220万吨。
(2)金坛盐穴。
江苏金坛盐穴位于金坛市西北部,盐矿面积广大,数量高达60平方公里。
《盐穴储气库水溶建腔优化设计研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展和工业化进程的加速,能源需求日益增长,储气库作为重要的能源储备设施,其建设及优化设计具有重要意义。
盐穴储气库作为一种新型的储气方式,其水溶建腔技术的研究与优化设计成为了国内外学者关注的焦点。
本文将针对盐穴储气库水溶建腔的优化设计进行深入研究,旨在提高储气库的储气能力、安全性及经济效益。
二、盐穴储气库概述盐穴储气库是利用地下盐层中天然或人工形成的洞穴,用于储存天然气、液化石油气等能源的一种地下储气设施。
水溶建腔技术是利用水溶采矿原理,通过注水溶解盐层,形成可用于储存能源的洞穴。
该技术具有储气能力强、成本低、环保等优点,因此得到了广泛应用。
三、水溶建腔技术现状及问题目前,水溶建腔技术在国内外已经得到了广泛应用,但在实际应用过程中仍存在一些问题。
如建腔过程中盐层溶解速度与溶解质量不稳定,导致洞穴形状难以控制;建腔后洞穴的稳定性问题,对储气安全造成威胁;此外,水溶建腔过程中的环境影响也需引起关注。
因此,对水溶建腔技术进行优化设计具有重要的现实意义。
四、优化设计研究内容(一)盐层溶解过程优化为提高盐层溶解速度与溶解质量,本研究将从注水工艺、溶解剂选择等方面进行优化研究。
通过合理设计注水参数,如注水速率、注水压力等,控制溶解过程中的化学反应速度;同时,针对不同类型盐层,选择合适的溶解剂,提高溶解效率。
(二)洞穴形状控制技术研究为控制洞穴形状,本研究将采用数值模拟、现场监测等方法,实时监测盐层溶解过程中的形态变化,通过调整注水策略,实现洞穴形状的精确控制。
同时,结合地质条件、地下水位等因素,对建腔过程进行综合分析,确保洞穴形状满足储气要求。
(三)洞穴稳定性增强措施研究为提高洞穴稳定性,本研究将从材料加固、结构优化等方面进行优化设计。
通过在洞穴内壁添加支撑材料、优化洞穴结构等措施,提高洞穴的稳定性及承载能力。
同时,对加固后的洞穴进行稳定性评估,确保储气安全。
《盐穴储气库水溶建腔优化设计研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,储气库的建设成为保障能源安全和减少环境污染的重要手段。
盐穴储气库作为一种新型的地下储气方式,其建设过程中水溶建腔技术的优化设计尤为重要。
本文旨在探讨盐穴储气库水溶建腔的优化设计方法,以提高储气库的效率和安全性。
二、盐穴储气库水溶建腔的背景与意义盐穴储气库是通过水溶开采技术将地下盐层溶解形成空腔,进而作为储存天然气等能源的场所。
水溶建腔技术的优化设计对于提高储气库的储气能力、减少建设成本、保障储气安全具有重要意义。
然而,目前该技术在应用过程中仍存在诸多问题,如建腔效率低、溶解过程控制困难等。
因此,对盐穴储气库水溶建腔的优化设计进行研究具有重要价值。
三、水溶建腔技术的现状与问题分析目前,水溶建腔技术主要存在以下问题:一是建腔效率低,溶解过程耗时较长;二是溶解过程控制困难,易导致盐穴形态不规则;三是建设过程中对环境的影响较大。
这些问题严重影响了盐穴储气库的建设和应用。
因此,需要对水溶建腔技术进行优化设计。
四、水溶建腔优化设计的原则与方法针对上述问题,本文提出以下优化设计原则和方法:1. 提高建腔效率:通过改进溶解技术和设备,提高溶解速度,缩短建腔时间。
同时,合理规划溶解区域,使溶解过程更加高效。
2. 控制溶解过程:采用先进的监测技术,实时监测盐穴的形态和溶解过程,通过调整溶解参数,控制盐穴的形态,使其更加规则。
3. 环保理念:在优化设计过程中,充分考虑环境保护因素,降低建设过程中对环境的影响。
五、具体优化设计措施基于上述原则,本文提出以下具体优化设计措施:1. 引入先进的溶解技术:采用先进的溶解设备和技术,如高压溶解设备、微波溶解技术等,提高溶解速度和效率。
2. 智能监测系统:建立智能监测系统,实时监测盐穴的形态和溶解过程,通过数据分析和预测,调整溶解参数,确保盐穴形态的规则性。
3. 环保材料的使用:在建设过程中,尽量使用环保材料,减少对环境的影响。
《盐穴储气库水溶建腔优化设计研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,储气库的建设和优化已成为能源领域的重要研究课题。
盐穴储气库作为一种新型的地下储气方式,其建设过程中的水溶建腔技术对于储气库的稳定性和经济性具有重要意义。
本文旨在研究盐穴储气库水溶建腔的优化设计,以提高储气库的性能和效率。
二、盐穴储气库水溶建腔技术概述盐穴储气库是通过水溶技术将地下盐岩溶解,形成一定形状和大小的地下储气空间。
水溶建腔技术是盐穴储气库建设的关键技术之一,其过程包括钻孔、注水、溶解、控制等步骤。
水溶建腔技术的优化设计对于储气库的稳定性、安全性、经济性等方面具有重要影响。
三、水溶建腔优化设计的必要性盐穴储气库的建设需要考虑地质条件、水文环境、工程要求等多方面因素。
水溶建腔的优化设计可以更好地适应这些因素,提高储气库的稳定性和安全性。
同时,优化设计还可以降低建设成本,提高储气库的经济性。
因此,对水溶建腔进行优化设计具有重要意义。
四、水溶建腔优化设计的思路与方法4.1 优化设计思路水溶建腔的优化设计需要综合考虑地质条件、水文环境、工程要求等因素,以实现储气库的稳定性和安全性为目标。
具体思路包括:分析地质条件,确定合适的建腔位置和深度;评估水文环境,确保建腔过程不会对地下水造成污染;考虑工程要求,确定合理的建腔形状和大小。
4.2 优化设计方法(1)建立数学模型:通过建立数学模型,对水溶建腔过程进行模拟和分析,以确定最佳的建腔方案。
(2)参数优化:根据数学模型的分析结果,对建腔过程中的关键参数进行优化,如注水速度、溶解速率等。
(3)方案比较:对不同的建腔方案进行比较和分析,综合考虑稳定性、安全性、经济性等因素,选择最优方案。
五、水溶建腔优化设计的实践应用以某盐穴储气库为例,通过水溶建腔的优化设计,实现了储气库的稳定性和安全性。
具体实践包括:在地质条件分析的基础上,确定了合适的建腔位置和深度;根据水文环境评估结果,采取了有效的措施确保建腔过程不会对地下水造成污染;通过参数优化和方案比较,确定了最佳的建腔方案。
《盐穴储气库水溶建腔优化设计研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,储气库的建设和优化设计显得尤为重要。
盐穴储气库作为储气的重要方式之一,其建设技术已经成为国内外学者研究的热点。
盐穴储气库的建设过程包括选址、溶浸、建腔等多个环节,其中水溶建腔是关键环节之一。
本文旨在研究盐穴储气库水溶建腔的优化设计,以提高储气库的储气能力和安全性。
二、盐穴储气库概述盐穴储气库是一种利用地下盐矿洞穴进行储气的设施。
其建设原理是利用水溶法将地下盐层溶解,形成洞穴,再对洞穴进行加工改造以适应储气的需求。
盐穴储气库具有储气量大、安全可靠等优点,是储气领域的重要选择。
三、水溶建腔的优化设计(一)优化设计目标水溶建腔的优化设计目标主要包括提高储气库的储气能力、减少建设成本、提高安全性等。
通过对盐岩物理性质的研究,了解其溶解规律和溶浸速度,进而对建腔过程进行优化设计。
(二)设计方法与模型水溶建腔的优化设计需要结合实际地质条件和工程需求,建立相应的数学模型和计算方法。
首先,需要对地质条件进行详细调查和分析,包括盐岩的物理性质、地下水位、地质构造等。
其次,建立数学模型,通过计算机仿真模拟盐岩的溶解过程和洞穴的扩张过程,分析其稳定性和变形规律。
最后,根据模型分析结果,提出优化设计方案。
(三)优化设计方案根据数学模型和计算结果,可以提出多种优化设计方案。
例如,针对不同地质条件下的溶浸速度和溶解范围,可以通过调整水溶溶液的成分和浓度来优化溶解速度和范围;针对洞穴稳定性问题,可以通过加强支护结构、调整洞穴形状等方式来提高稳定性。
此外,还可以通过智能化控制系统对建腔过程进行实时监测和控制,确保建设质量和安全性。
四、实践应用与效果分析(一)实践应用水溶建腔的优化设计已经在实际工程中得到了广泛应用。
例如,某地区盐穴储气库在建设过程中采用了优化设计方案,通过调整水溶溶液的成分和浓度,提高了溶解速度和范围,缩短了建设周期;同时加强了支护结构的设计和施工,确保了洞穴的稳定性。
盐穴储气库可行性研究报告一、项目背景能源是国家的命脉,而天然气作为一种清洁、高效的能源资源,受到了国家政府和社会各界的高度重视。
随着天然气需求的增长,储气库建设成为解决气源调峰、储气等方面的重要手段之一。
盐穴储气库是指通过利用盐层进行气体储存的项目,与传统地下盐穴、岩石气藏储气库相比,具有成本低、规模大、储气周期长的特点,因此备受关注。
中国盐化工研究院作为我国盐工行业的龙头企业,一直致力于盐化工技术的研发、推广与应用。
针对天然气储气库建设这一热点领域,中国盐化工研究院在盐层地质、盐工工艺、地下盐层储气特性等方面具有丰富的经验和成果,因此具备开展盐穴储气库项目可行性研究的条件与基础。
本报告旨在对盐穴储气库的可行性进行全面研究,分析盐穴储气库的地质条件、储气机理、施工工艺、运营管理等方面的关键问题,为后续项目的规划与实施提供科学依据。
二、项目概述1. 项目名称:盐穴储气库可行性研究2. 项目目标:通过研究盐穴储气库的可行性,为储气库的规划与建设提供科学依据。
3. 项目内容:本项目将重点围绕盐穴储气库的地质特征、盐层储气机理、施工技术、运营管理等方面进行研究,结合实际案例与技术经验,综合分析提出可行性建议。
4. 项目周期:本次研究计划周期为一年。
三、盐穴储气库的地质条件1. 盐层地质特征:盐层具有良好的封闭性和可压性,是理想的储气层。
然而,盐层地质构造较为复杂,地层厚度不均匀,地质构造和盐床岩性的差异也较大,对储气库选址和设计提出了挑战。
2. 盐层稳定性:盐层的稳定性对储气库的安全运营至关重要。
盐层的稳定性与地下水位的变化、构造应力、地震影响等因素密切相关,需要进行全面地质勘察和工程地质评价。
3. 盐层质量评价:地质勘探与评价是盐穴储气库建设的前提,需对盐层的地层岩性、盐度、裂隙度等进行评估,确定盐层的储气潜力和可开发性。
四、盐穴储气机理分析1. 盐层储气机理:盐穴储气库是指将天然气压注入盐层中进行储存。
盐穴储气库调研报告目录一、引言 (2)二、国内盐穴储气库现状 (2)三、盐穴储气库盐岩岩性特征 (3)四、盐穴储气库工艺方法 (4)4.1.1老腔改建储气库成套技术 (4)4.1.2建腔工艺技术 (4)4.1.3溶腔技术 (5)4.1.4腔体气密封检测 (6)4.1.5造腔油水界面监测 (7)4.1.6高效注气排卤 (7)4.1.7连续油管排卤 (8)4.1.8天然气回溶腔体修复 (9)4.1.9夹层处理 (9)4.1.10盐穴储气库运行监测技术 (9)五、盐穴储气库的认识与建议 (13)一、引言按盐在地下存在的方式,盐穴储气库可划分为盐岩层储气库和盐丘储气库2种。
简易建造盐穴储气库的工艺过程是利用采盐井或新钻井眼作为溶腔,经注水管注入淡水进行溶解,由排水管排出卤水,并在注水管与套管之间的环空内注入一定量的非溶剂隔离液,以防止盐穴穹隆顶溶解,为控制盐腔几何形状的稳定,还须调整注水管和采卤管的相对位置由采出盐量和声纳测试确定盐穴容积和几何形状,当达到设计要求的空间几何尺寸后,可一边注气一边采卤, 直到卤水基本被采完,继续注气达到设计压力,关井待用。
二、国内盐穴储气库现状中国盐穴储气库的建设历程划分为技术研究与探索、技术消化与形成、技术成熟与发展3 个阶段,在建设过程中形成了老腔改造、腔体气密封测试、光纤测试油水界面以及高效注气排卤等多项特色技术。
为保证盐穴储气库的安全稳定运行,提出了一套在注采运行过程中监测井口温度压力、地面沉降、腔体形态、井筒完整性在内的体系及方法。
指出中国盐穴储气库建设存在造腔速度慢、老腔改造难、适建库址少等问题。
截止2015年,世界范围内13个国家运行着90多座盐穴地下储气库,其中美国、德国、加拿大是拥有盐穴储气库最多的3个国家,我国目前在运行1座盐穴地下储气库即金坛储气库。
中国境内虽然含盐盆地众多,岩盐资源丰富,分布范围广,埋深从几十米到几千米不等,但盐矿普遍表现为以层状为主,具有矿层多、单层薄、夹层多、夹层厚、埋层过浅、埋藏过深等特点,缺乏适合建设盐穴储气库的优质盐矿资源。
现有工艺技术不能满足中国层状盐层地质条件下盐穴储气库造腔的需要。
为此,需在以下几个方面开展技术攻关:①开展水平多步法造腔研究,解决薄盐层造腔问题;②开展多夹层条件下造腔研究,解决多夹层地质条件造腔;③开展厚隔层条件下造腔技术研究,解决隔层上下两段造腔或隔层垮塌问题;④开展丛式井造腔或小井距布井技术研究,有效利用盐矿资源;⑤开展2 000~2 500 m 深井造腔技术研究,解决埋藏深盐层的造腔问题。
但相对来说,江苏金坛、淮安,湖南衡阳、湖北潜江,河南舞阳等盆地岩层矿层的地质条件较适合建设规模一般的盐穴储气库。
三、盐穴储气库盐岩岩性特征与其他岩性相比, 盐岩具有独特的物理化学特性,主要表现在:盐岩渗透性和孔隙度极低, 能够确保储存于其中的液体和气态烃不散失;随埋深的增加, 密度保持不变, 纯盐矿物密度为2.17 g/ cm3,地层中盐的平均密度为2.10g/ cm3左右;在恒定压力和作用下发生明显变形,变形量(蠕变)是时间、加载条件和其自身物理特性的函数,蠕变的速率受温度、压差、围压、粒径大小、自由水及气泡含量的影响,其中温度和压差的影响最显著;对构造裂缝或裂隙能够自行关闭和密封;具有凝固物的结构强度,适合在其中建造足够大的洞穴;易遇水溶解,形成盐溶液。
盐穴储气库的深度选择比较灵活,最深可至1800米,需重点考虑因压力和温度影响造成的盐岩蠕变,基于盐岩特性、钻井和滤洗盐穴所需的费用、工作压力和温度、岩穴的压缩性和运行费用等因素的综合分析,盐穴的最佳深度为1170-1500m。
四、盐穴储气库工艺方法4.1、国内建造地下盐穴储气库的常用方法4.1.1、老腔改建储气库成套技术中国盐化企业采卤过程中形成大量老腔,如果能对这些老腔进行筛选评价,并按储气库标准改造成库,将大大加快中国盐穴储气库投产进度,并节约投资。
金坛储气库建设初期,为了加快储气库建设,尽快在西气东输管道运行中发挥调峰和应急作用,尝试利用中盐采卤过程中形成的老腔改建储气库。
2003 年开始进行筛选、检测、评价及改造等工作,2007 年改造完成5 个老腔,形成腔体体积100×104 m3,库容达到8 900×104 m3,调峰气量5 000×104 m3。
由此,形成了老腔筛选、声纳检测、腔体稳定性及密封性评价、井筒改造、注采完井、MIT 测试及注气排卤等配套技术,为之后老腔的利用做好了技术储备。
但是复杂老腔利用难度大但由于腔体形态复杂、检测困难,因此利用难度较大,具体原因如下:①对流井形成的老腔,其水平连通腔体的形态无法进行声呐检测;②有的老腔对流段通过人工压裂形成,地层可能已经受到破坏,是否可以利用,尚无成功经验;③有的老腔形状不规则或多个腔体已连通,是否可以利用也无评价标准。
4.1.2、建腔工艺技术在储气库建腔过程中主要有三种方式,如图1所示:①单井单腔,在盐穴上方钻井,套管下入盐穴中进行注水排卤后建造一个腔体;②单井多腔,针对盐穴有夹层且不能被溶断或盐穴由两个储层构成的地质情况进行建腔。
具体操作为:钻一口上下贯通的井,注水先溶解下部盐层形成设计腔体后,通过套管提升溶解上部盐层,从而形成两个独立的腔体;③双井单腔,在同一盐层相邻位置钻取两口井,连通后两口井相互进行注水排卤。
图1.造腔井型示意图在采卤溶腔工艺中常用管柱组合有两种:一是单管柱,常见于双井或多井对流采卤即在各井口生产套管内下入一根中心管,通过盐岩地层建立循环进行采卤溶腔。
该方法简单经济但不能实现对腔体的形状控制,对所建腔体稳定性没有保证。
二是双管柱组合,双管溶腔结构常见于单井无阻溶剂对流采卤即在生产套管中下入中心管和同心的中间管。
双管柱组比较复杂且成本较高,但是可以通过调节两口距控制溶腔,有利于形成设计所需的腔体形态4.1.3溶腔技术盐穴建腔主要使用双管柱组合,注水排卤工艺中分为正反两种循环方式(图2)。
正循环造腔即通过中心管将淡水注入腔体底部,溶蚀后的卤水则在腔体顶部通过环空管抽排至制盐工厂,形成如图示鸭梨状溶腔。
反循环即环空层注入淡水,溶解盐层后卤水在溶腔底部通过中心管返回地面,这样的循环方式形成倒锥形腔体。
图2. 盐穴注水循环控制图在整个溶蚀过程中为控制溶腔形状正反循环是交叉进行的,但是在造腔初始阶段必须使用正循环以避免生产中出现堵管现象。
正反循环造腔方式各有优劣,反循环造腔是自上而下进行溶蚀,排出卤水浓度高,提高淡水利用率加快溶蚀速度,缩短建腔周期缺点是腔体形状不易控制,且腔体顶部易溶蚀过度造成稳定性降低,易发生腔体坍塌或气体泄露等事故正循环造腔是自下而上溶蚀,排出卤水浓度低,造腔速度慢,水资源利用不充分,优点是通过调整造腔工艺控制控制造腔形状,鸭梨状腔体符合力学稳定性要求4.1.4腔体气密封检测西气东输金坛储气库对盐腔气密封检测方法进行了改进和创新:向生产套管中注入氮气至指定深度,定时测量气液界面深度及记录井口压力,并依据上述数据计算井筒内的气体漏失率,从而判断盐腔的密封性是否达标。
采用氮气测试腔体密封性的技术具有现场操作性强、试压费用低、评价结果准确等特点。
4.1.5造腔油水界面监测国外造腔过程中油水界面的监测主要采用中子法,测量精度高,但单次测量的费用也较高。
由于中国主要是在层状盐岩中造腔,需要精细控制油水界面,监测的频率比国外要高,因而致使采用中子法监测的成本很高。
西气东输金坛储气库造腔过程中采用地面观察法、电阻率与中子法相结合的方式进行垫层的监测,但是成本仍然较高,且稳定性差,不能完全满足油水界面监控的需要。
基于此,西气东输金坛储气库研发了采用光纤实时连续测量油水界面的技术:将包含电缆和光纤的外铠固定在造腔外管上,并随之一起下入井筒中;在井口通过电缆可以对井筒中外铠周围的柴油或卤水加热,而光纤则可以将不同深度上液体的温度上传至井口温度测试仪;由于柴油和卤水的导热性不同,在相同的加热条件下,二者的温度变化也不同,因而致使油水界面上下的温度差异较明显,温度产生明显差异的深度就是油水界面深度。
该技术成本低、可靠性好,已成功应用于数口造腔井,并长时间保持良好的工作状态,界面深度误差小于0.5 m。
4.1.6高效注气排卤国外盐穴储气库注采井通常采用339.7 mm 的井身结构,既加大了造腔的卤水排量,加快造腔速度,又增大了注气排卤管柱直径,提高注气排卤的速度。
而中国造腔过程受到排出卤水浓度必须符合盐化企业要求的限制,大直径井身结构不仅不能提高造腔速度,而且会导致钻井工艺复杂、钻井成本增加,因此中国均采用生产套管244.5 mm 的井身结构。
注气排卤完井的常规方法是注气管柱、排卤管柱分别选用177.8 mm、114.3 mm 的油管,注气排卤完毕后带压起出114.3 mm排卤管柱,导致注气排卤速度慢,如体积 20×104 m3 的腔体排卤时间超过4个月,且排卤期间排卤管柱易堵塞。
经过多年研究与实践,金坛储气库拟采取简化的注气排卤完井管柱,即取消114.3 mm 的排卤管柱,直接通过 244.5 mm 油管注气、177.8 mm 油管采卤。
177.8 mm 油管下部安装有丢手, 注气排卤完毕,将丢手以下的油管直接丢落于腔体内,丢手以上的油管作为注采管柱(图3)。
与常规注气排卤尺寸相比,简化后的注气排卤工艺的注气和排卤管柱尺寸均增大,既可以提高排卤速度,又可以解决排卤管柱的堵塞问题。
同时,由于取消了带压起 114.3 mm 的排卤管柱作业,降低了管柱投资和作业成本。
图3.常规注气排卤 图4.简化后注气排卤4.1.7连续油管排卤盐穴储气库在注气排卤过程中,由于排卤管柱不能下入腔体的最深处,因此在完成注气排卤后,在腔体的底部留有超过 1×104 m 3 的卤水,由于腔体和管柱直径大小不等,使得腔体有效体积造成浪费。
为了在注气排卤后最大限度地排出剩余卤水,在完成注气排卤后,再利用连续油管插入腔体底部,抽出剩余卤水, 提高腔体利用率。
使用 76.2 mm 连续油管,在 15 MPa 井口压力的情况下,每小时可排出卤水 50~60 m 3,既可以排出腔内残余卤水,又可以避免常规注气排卤因气液界面低于排卤管柱而产生井喷事故,安全高效。
4.1.8天然气回溶腔体修复在造腔过程中,由于地质、工艺或人为因素导致腔体局部未达到设计要求,特别是接近腔底位置,可以采用回溶技术在注气排卤阶段进行修补。
回溶过程中改用天然气作为阻溶剂,不仅易回收、成本低,且对环境基本无污染。
西气东输金坛储气库以库区内的一口井进行天然气阻溶回溶试验,专门开发了回溶造腔模拟软件。
在回溶试验前先进行模拟分析,防止出现超溶问题。
此外,在回溶试验过程中研发了实时监测气液界面仪器,预防腔顶破坏。