盐穴储气库国内外发展概况

国外利用盐穴作为储气库的历史最早可追溯到20世纪50年代,自1959年苏联建成第一个盐穴地下储气库后,该项技术在北美和欧洲得到推广应用,法国、德国、英国和丹麦等国相继建成盐穴储气库。截至2009年,全世界74座盐穴储气库的总库容量为229.42×10~8m~3,工作气量为161.98×10~8m~3,工作气量占总库容量的70.6%。我国对盐穴储气库的研究始于1999年,在西气东输配套工程的建设过程中,确定了江苏金坛作为国内首个盐穴储气库的建库目标,目前6口老腔已形成1.1×10~8m~3的储气能力,第1批新钻储气库井正在施工建设中,2009年底完成造腔,已形成3.8×10~8m~3的调峰能力。迄今为止,美国和德国在盐穴储气库的建设方面发展较快,详细介绍了美国盐穴储气库和德国盐丘/盐层储气库的建造技术。     

盐穴储气库单腔长期注采运行分析及注采压力区间优化——以金坛盐穴储气库西2井腔体为例

西气东输金坛盐穴储气库建设于地质条件复杂的层状盐层中,耗资巨大且有一定的使用期限,因此,确保腔体在安全稳定运行的前提下,尽量增加其工作气量,意义重大。以西气东输金坛盐穴储气库的盐矿老井西2井腔体为例,通过声纳数据对比分析,发现在目前的注采运行方式下存在一定程度的效益浪费,因而利用数值模拟方法校核了盐岩的蠕变参数,并利用修正后的参数对注采最小气压和最大气压进行了优化,增加了单腔工作气量,提高了经济效益。     

盐穴储气库天然气阻溶回溶造腔工艺

盐穴储气库完腔后无法继续使用柴油阻溶剂对不规则腔体进行回溶造腔,因此迫切需要发展天然气阻溶回溶造腔技术。研究了该技术的工艺流程、工艺参数、造腔模拟技术,并在西气东输金坛储气库开展现场试验,效果超出预期:A腔体增加自由体积14 000 m3,腔体上部突出的岩脊发生自然垮塌,排除了后期注气排卤过程中盐层垮塌砸坏排卤管柱的风险。该试验为国内首次腔体扩容及修复试验,对今后盐穴储气库建腔技术的推广及削减造腔成本具有重要的工程指导意义。     

中国盐穴储气库建设关键技术及挑战

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,现有工艺技术尚不能完全满足中国层状盐层地质条件下盐穴储气库建设的需要。针对盐穴储气库建设过程中面临的技术挑战,提出了相应的攻关研究内容,为中国盐穴储气库的技术发展指明了方向。     

盐穴储气库盐腔有效体积计算方法

盐穴储气库采用水溶采矿方式建造,需要根据盐腔有效体积定期进行声呐测腔和管柱调整。为此,提出一种盐穴储气库盐腔有效体积计算方法,包括排卤浓度测定方法和有效体积计算数学模型:利用银量法测定排卤浓度,计算采盐体积;再根据盐腔体积守恒原理推导出盐腔有效体积、盐层总动用体积以及膨胀后不溶物体积计算公式。将新方法应用于金坛A盐腔进行验算,结果表明:排卤浓度约300 g/L,接近饱和,平均造腔速度230 m3/d,成腔率为79%,接近金坛盐穴储气库群平均水平。该方法计算准确度高,可以满足现场应用要求,能够有效指导造腔现场施工作业。(图4,表1,参17)     

地下盐穴储油库库址优选

我国第3期石油储备基地的备选库址分别具备相对较好的地理和地质条件、储存和分配资源的运输条件以及安全可靠度。其中,定远油库计划建库规模为500×104m3,建设期为8年;赵集油库计划建库规模为500×104m3,建设期为10年;周田油库计划建库规模为10×106m3,建设期为10年。地下盐穴储油库地面配套工程包括清水泵站和清水管道,采卤站和采卤管网,原油注采站和原油外输管道4个建设部分。从经济评价的角度,利用费用现值法和费用年值法对3个库址进行优选和经济可行性分析。依据费用最小准则,目前可将定远盐穴作为首选库址,赵集盐穴可作为定远储油库的后续工程,周田盐穴可作为建设储油库工程的远期规划项目。     

利用现有采卤溶腔改建地下储气库技术

为确保西气东输的安全平稳供气,需尽快建设与管道工程相配套的储气库。与采用钻新井、溶新腔的建设方式相比,利用现有采卤溶腔改建地下储气库,可以大幅度缩短建设时间,节约建设投资。介绍了利用现有采卤溶腔改建地下储气库的技术流程和主要配套技术,详细阐述了全井长井段套铣、腔体气密封检测等工艺技术难点的解决方案,为我国后续盐穴储气库的建设提供了技术储备。     

金坛盐穴储气库单腔库容计算及运行动态模拟

概述了金坛盐穴储气库单腔库容的计算方法,并对其最大工作气量进行了静态分析。结果表明,单个溶腔的储气能力和溶腔个数决定了盐穴储气库的储气能力,在溶腔体积一定的情况下,单个溶腔的储气库能力主要取决于溶腔的运行温度和压力。为防止热物理性能参数对储气库运行的变化,提出储气库运行可以通过建立相关数学模型进行预测。运行模拟预测发现,盐穴运行条件下最恶劣工况是注气排卤后的运行工况。通过对溶腔不同的开采状态进行模拟,分析了不同开采状态对采出气在井口的温度压力变化,可为地面设施的配套提供参数。     

盐穴储气库造腔设计与跟踪

中国适合建库的地质条件为层状盐岩,造腔盐层段具有厚度小、夹层多、含盐品位低等特点,其地质结构决定了中国盐穴储气库造腔设计不能完全借鉴国外设计经验。根据近十年来盐穴腔体造腔设计和现场实践,首次提出了适合层状盐岩造腔设计关键参数的选取原则,并基于此原则编制了初步造腔设计与调整方案,以指导现场造腔实践,效果良好。在现场造腔跟踪期间,形成了造腔动态分析、阻溶剂界面监控、造腔进度跟踪及声呐测腔等一系列跟踪与监测技术,有效避免和减少了现场造腔异常并及时发现和解决造腔突发问题,保证了腔体在建造期间正常有序。研究成果可为其他盐穴储气库建设提供设计依据和技术支持。     

层状盐层中水平腔建库及运行的可行性

淮安储气库、楚州储气库等西气东输外围储气库纯盐段厚度较小,若建库采用常规直井单腔造腔工艺,则必须钻深井连通不同深度的盐层。随钻井深度的增加,储气压力升高,地温升高,投资增加,蠕变效应也将增加。而采用水平造腔技术,可以在浅层选择相对较厚的纯盐段建造水平腔,从而最大化地利用盐岩体积。通过对水平造腔工艺、水平盐腔稳定性以及经济性进行分析,论证了水平造腔技术在中国的可行性。结果表明:水平造腔成本较小,且腔体稳定性能够满足注采运行条件,但是腔体形状的控制与检测尚存在一定困难,可以通过开展水平造腔试验和调整声呐参数确定腔体形状控制方法,并精确检测腔体形状。     

靖边-上海输气管道的投产置换

对西气东输靖边-上海输气管道段投产置换设计方案中涉及的置换顺序的制定、隔离球的选用、注氮温度和注氮量的确定及天然气推进速度等问题进行了分析探讨,提出了清管段先干线、后支干线、边线路、边站场的置换次序,不加隔离球,5 m/s的置换速度以及注氮量测算等是合适可行的,指出了解决置换过程存在的诸多问题的方法.     

长输天然气管道输损管理

长输天然气管道输损是天然气管道输入总量和管存量与输出总量之差,通常采用输损率进行表征.结合西气东输管道的管理实践,从提高计量系统准确性、管存量计算准确性和放空作业管理水平等3个方面对长输天然气管道的输损管理进行了探讨.提出选用高精度等级的计量仪表、在大流量计量站配备管输天然气组分在线分析仪、完善计量仪表的运行管理、提高自用气计量和放空量计算的准确性、加强对方贸易交接计量仪表的日常监督管理等方面来提高计量系统的准确性;选用合适的管存计算方法、保证压缩因子计算和动态计量数据的准确性、合理划分和合并管存量计算管段,以提高管存量计算结果的准确性;通过加强站场和管道的巡检管理、减少压缩机组启停次数和设备维护放空量、完善开孔作业管理等措施,达到降低管道天然气放空量的目的.     

惰性气体置换时用气量的计算

为了防止燃烧和爆炸事故，燃油和可燃气体储罐在开始使用和检修时，往往需要仔细清洗，然后用惰性气体置换，降低容器中的氧含量，以确保安全。介绍了常用的四种量置换方法，即完全混合置换、无混合置换、真空置换和加压置换。通过具体算例对四种置换方法进行了比较。认为真空置换所耗费的惰气量最少，其它依次为完全混合置换、加压置换。真空置换抽真空设备，同时要求设备能承受外压。无混合置换的关键是用水或液体充满容器的整个空     

不均衡用气条件下天然气的计量分析

为了保证不均衡条件下天然气计量的准确性,从孔板流量计的工作原理入手,利用误差理论分析了计量误差的计算方法.以涩宁兰输气管道德令哈支线用气为例,提出了不均衡用气条件下减少天然气计量误差的建议.     

输气管道的储气与调峰

输气管道终端用气量经常处于不断变化之中,尤其是在作为民用时,供气规律将出现不均匀性,由此产生用气高峰和低谷。利用管道储气调峰技术可以很好地解决气田供气的稳定性与终端用气量的不均匀性之间的矛盾,使供气和用气达到平衡,解决的途径是通过瞬态分析方法来实现,该方法采用数学物理方法来准确描述输气管道的动态运行过程,可对输气管道各个时刻的压力和流量的变化规律进行分析,并对管道储气量进行校核,计算精度大大高于静态近似法。以哈依煤气管道应用储气调峰技术为例,给出了瞬态分析中选择初始条件的方法。     

管内天然气水合物抑制剂的应用研究

针对输气管道产生水合物问题提出了水合物热力学抑制剂的3个计算公式,其中,由抑制剂冰点下降ΔT计算天然气水合物生成温度的理论公式不受抑制剂种类与浓度的限制,冰点下降较易测定.对某管道使用的甲醇、乙二醇抑制剂进行了试验,结果表明,加入10%的抑制剂即可防止管道内水合物生成.给出了动力学抑制剂VC-713现场的应用实例,应用结果表明,只有将动力学抑制剂与热力学抑制剂结合起来,才能收到良好的抑制效果.     

输气管道投产置换速度控制

对某输气管道置换投产过程的数据进行了分析,提出了有内涂层输气管道投产置换时的天然气-氮气-空气推进速度的确定方法。根据预定的推进速度,确定不同置换长度时的注入点压力,达到适时调节与优化控制等方面研究,以达到安全置换的目的。     

迷宫式油气分离器的改进及分离废气处理

就现有迷宫式油气分离器发展状况,为提高迷宫式油气分离器油气分离效率,在分离器中采用冷却液回流方式对流经分离器的窜气进行冷却,使机油液化,提升机油分离量。同时对经过分离后的混合气再次分离,将混合气中的不可燃烧废气分离出来,并直接通到排气排放出去;剩余的可燃烧气体直接引回燃烧室参与二次燃烧。