淮安盐穴储气库厚夹层盐层造腔工艺设计

为了充分利用已探明的优质盐矿资源建设盐穴储气库,尽量避免盐层中厚夹层对造腔的影响,需要开展厚夹层盐层条件下的造腔工艺研究。通过造腔试验,明确了厚夹层在造腔过程中是可以垮塌的,其下部盐岩可以造腔。基于盐层地质特征和中国同类项目造腔实践经验,将淮安储气库腔体的理想形态设计为顶底近似为圆锥体、主体为圆台,最大直径位于圆台底部。基于钻井资料,设计了造腔工艺方案并进行数值模拟,思路如下:首先采用正循环方式在厚夹层下部盐岩造腔,然后调整造腔管柱,在厚夹层上下同时造腔,促使厚夹层垮塌;进入造腔中后期,改为反循环造腔,可加快造腔进度。数值模拟与实际应用表明该造腔工艺方案可充分利用造腔段的盐岩,该设计思路可为造腔过程中厚夹层的处理工艺提供借鉴。(图5,参21)     

盐穴储气库快速造腔方案

储气库作为天然气管网的配套设施,对于维持天然气供应平稳有重要作用。中国储气库建设近年来发展飞速,但由于其建设相对较晚,尚无法满足日益增加的天然气需求,冬季"气荒"现象时有发生。储气库建设投入大、周期长,一个储气库从造腔到投产约需要4年时间。在此提出一种快速造腔投产方案,即在造腔的同时注气,利用注入的天然气作为保护腔顶的阻溶剂。这种快速造腔方式不仅降低了阻溶剂的成本,同时还将腔体投产时间大大提前。模拟分析表明,边建边储的盐穴地下储气库造腔方式是可行的。(图9,表4,参20)     

盐穴储气库造腔巨厚隔层处理的新思路

目前,在盐穴储气库造腔过程中,处理不溶物夹层的方式多为使其充分浸泡至弱化后自然垮塌,但对于厚度超过10 m的巨厚不溶物隔层,使其垮塌十分困难,巨厚隔层垮塌的极限跨度可达60 m左右,通过浸泡使其垮塌需要的时间长,造腔效率低,还可能损坏厚隔层下部的造腔管柱。以淮安储气库某井地质参数为例,提出一种在允许巨厚隔层存在的基础上进行造腔的新思路,即在隔层上下分别造腔,上部常规造腔、下部造水平腔,上下部的腔体在水平方向错开分布,以保证巨厚隔层作为下部水平腔顶板的稳定性。模拟结果表明:这种造腔方式比同等盐层条件下可多造约5×104 m3腔体,并且避免了下部造腔管柱被垮塌隔层损坏的风险。此外,提出在地面采用丛式井技术布井,以降低征地和钻机搬家安装费用,并使用移动式钻机优化钻井程序,改善造腔过程中钻井作业的经济性。     

盐穴地下储气库大尺寸管柱造腔方式效果分析

为了研究大尺寸管柱造腔方式在我国特殊地质条件下的适用性,以我国某盐矿多夹层含盐地层为造腔目标,设计多套造腔地质方案开展模拟预测,分析其现场应用的可行性,并对造腔速率、耗电量等进行对比分析,同时对单井建腔的钻井、造腔、注气排卤等工程费用进行测算。结果表明:在特定的地质条件下,建造单腔有效体积38×104 m3的盐腔,大尺寸与常规尺寸造腔管柱组合的造腔方式相比,可以节约工期约30%,降低能耗约58%,节约单井建腔投资约17%。因此,大尺寸造腔管柱组合的造腔方式在加快造腔进度、节约成本、降低能耗方面具有明显优势,有必要加强攻关研究与推广应用。     

盐穴储气库水溶造腔的影响因素

盐穴储气库由于其吞吐量大,注采灵活等优势受到越来越多的关注。大量腔体的完腔数据显示,盐穴储气库的完腔体积与初始设计体积存在一定差距,因此保证盐层利用率达到最大化尤为重要。结合金坛盐穴储气库水溶造腔实例,详细分析了井下异常情况以及地面临井的相互影响这两大因素在造腔过程中对腔体体积的影响,认为建槽期腔体直径、夹层的存在以及腔体偏溶、井眼轨迹偏离等因素对造腔有较大影响。提出造腔过程中应在建槽期充分扩容,制定有效的夹层处理方案并监控各动态参数,防止造腔过程中出现偏溶以及管柱脱落等异常情况,从而保证盐层利用率最大化。(图8,参24)     

盐穴储气库氮气阻溶造腔工艺技术及现场试验

自中国建设盐穴储气库以来,始终通过使用柴油作为阻溶剂控制储气库腔体形态,费用高、污染大,因此提出利用氮气作为阻溶剂进行造腔.针对氮气易泄漏、压缩性强、气水界面较难控制等问题,通过改造井口流程、研制现场配套注氮设备、发明气水界面监测控制系统等技术,制定了氮气阻溶造腔方案,并进行了现场试验.试验表明:盐穴储气库可以使用氮气...     

盐穴储气库水平腔溶蚀特征实验

中国盐岩资源具有夹层多、盐层薄、品位差等特点。常规单井垂直造腔腔体体积小、盐层利用率低,不能满足快速、高效建库的要求。水平多步法造腔可提高盐层利用率,适合在薄盐层盐矿建设大型储气库。腔体形态是影响水平腔体积和稳定性的关键因素。在此开展了水平腔溶蚀特征物理模拟实验,探究了排量、排卤管高度、退步步长等造腔参数对腔体形态和排卤浓度的影响。结果表明：大排量和高排卤管口位置会降低排卤浓度,且在造腔前期影响更显著;小步长宜形成驼峰形腔顶,大步长和使用阻溶剂宜形成平顶形腔顶,双井交替注水则形成两端大、中间小的腔体。实验得到的腔体形态与数值模拟结果基本一致,验证了实验结果的准确性。并且结合实验结果给出现场水平多步法造腔排量、步长等参数的参考值,以建造驼峰形水平腔,从而提高腔体稳定性和储气能力。（图5,表3,参24）     

光纤技术在盐穴储气库油水界面监测中的应用

盐穴储气库腔体形态控制是制约储气库库容和实现储气库稳定运行的重要因素,控制阻溶剂界面位置是控制腔体形态的关键。为了改进现有控制方法监控成本高、不能实时测量等缺点,提出光纤式界面监测方法:使用新型光纤界面测试仪进行测量,利用分布式光纤测试技术,通过光缆中的电缆加热,由于卤水和垫层介质(一般用柴油、氮气)的比热容不同,光缆与周围介质进行热交换发生温度变化,根据温差即可判断介质界面位置。基于光纤式界面监测方法,研制了新型的分布式光纤界面测试仪,其具有操作简单、探测范围广、监测成本低、实时测量井下介质界面的优点。利用该技术可实现盐穴储气库的大规模反循环造腔,加快造腔速度,保障腔体安全。(图5,表1,参24)     

金坛盐穴储气库腔体畸变影响因素

金坛储气库在建设过程中,腔体不同程度地存在形状不规则的特点,分析腔体形态发育情况,找出腔体形态畸变的关键因素,并在后续造腔过程中加以控制,对于保障储气库经济效益和安全生产具有重要意义。基于金坛储气库的地震、测井和造腔数据分析,从地质和工艺两个方面出发,研究了多种因素对于盐穴形态变化的影响,结果表明：金坛储气库盐穴所处的构造位置、夹层的展布、不溶物的分布对盐穴的畸变无明显影响;而夹层数量和夹层厚度是影响盐穴形态的主要因素;溶腔速率的增大,会导致盐穴畸变;油垫层的位置和厚度会影响盐穴的形状;停井静溶期间,因卤水很快达到饱和,对腔体形态不会产生影响。目前,国内对于该问题的研究尚属空白,处于探索阶段。（图8,表2,参6）     

盐穴储气库造腔过程夹层处理工艺——以西气东输金坛储气库为例

国内盐穴储气库造腔层段岩性复杂,不同深度存在不同厚度的夹层,夹层厚度从1 m至10 m以上,造腔结果相差较大。以金坛储气库8口造腔井为例,通过造腔参数分析,研究不同夹层处理工艺下的造腔效果,总结出多夹层盐岩段造腔工艺技术方案:使油水界面在夹层上部且距离夹层至少3~4 m;当油水界面在夹层下部时,控制油垫厚度小于0.1 m且腔顶直径不要太大;当前阶段油水界面位于夹层下部且腔体需要扩容时,将油水界面调整至夹层上部;当处理腔体下部夹层时,使内管位于夹层下部,至少在夹层位置。上述技术方案可为其他盐穴储气库建设提供参考和技术支持。     

盐穴地下储气库的建设与运行特征

地下储气库在调峰保供中发挥着不可替代的作用。盐穴地下储气库属于洞穴型储库,在建设方面具有建设周期长、投资高、工艺技术复杂等特点,但其无需达容时间,可边建设边投产,垫底气比例低且可完全回收。盐穴地下储气库具有采气能力大、注采气灵活、天然气耗损率低等运行特征,不仅能够满足常规季节调峰需求,也能满足日、小时调峰及应急调峰需求。通过分析国内外盐穴地下储气库建设运行数据,梳理金坛地下储气库在实际运行中发挥的重要作用,针对盐穴地下储气库功能定位进行思考,为盐穴储气库的进一步优化合理发展提供参考。     

盐穴地下储气库注采方案

盐穴地下储库的天然气注采性能是衡量储气库效能的重要指标,也是影响储气库稳定性的重要因素。依据实测地层信息建立两种不同形状的储库模型,基于天然气的市场需求规律制定盐穴储气库的注采方案,进行30年的蠕变模拟运行,研究注采方案变化对盐穴体积收缩、塑性区发展及盐穴腔壁位移量的影响。结果表明:形状差异对盐穴腔体性质的影响不明显;体积收缩随着时间的延长而增大,但增大速度逐渐变缓,低压运行期是引起盐穴腔体收缩的主要阶段;紧急采气后的低压运行期会对盐穴腔体产生不利影响,建议对不同盐穴轮流紧急采气以降低单个盐穴腔体紧急采气频率,或者采用在采气结束后立刻跟进注气的方法,保证盐穴的长期有效运行。     

盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险分析

盐穴地下储气库井口设施一旦发生泄漏,即可能引发火灾或爆炸事故,因此研究盐穴地下储气库井口火灾事故危险具有重要意义.采用喷射火危害模型分析了盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险,建立了井口破裂模式下的气体泄漏率和损失气体体积的准瞬态计算模型,预测结果能够反映井口破裂泄漏的实际情况.同时,基于热通量伤害准则,给出了危害半径的计算公式,分析了危害半径与盐穴压力的关系,即灾害半径随盐穴运行压力的增加而增大,由此提出在储气库安全设计阶段需要留出必要的安全距离,并制定相应的防范措施.该研究结论可为盐穴地下储气库泄漏后果评估提供重要参数和技术支持,并可为减少事故损失提供理论指导.     

北美典型储气库的技术发展现状与启示

地下储气库是天然气市场的重要组成部分,在调峰和保障供气安全上具有不可替代的作用.我国储气库的建设近年来发展较快,但与北美地区相比,仍处于起步阶段.通过对北美地区储气库现状、运营管理、技术特点等进行调研,总结了国外储气库在设计、建设和经营管理等方面的经验.对我国储气库的发展提出建议:借鉴北美储气库在日常运营管理方面的模式;强化钻井技术方面的研究力度,通过采用大孔径水平井,提高单井注采能力;加强材料的创新性研究.     

基于可靠度理论的地下盐穴储气库矿柱稳定性

基于摩尔库伦准则建立盐穴矿柱失效函数,采用蒙特卡洛抽样法分析储气库矿柱安全可靠性,打破了传统方法难以对储气库可靠性具体量化的局限性。应用该方法计算了国内某盐穴储气库矿柱的可靠性指标和失效概率,结果表明：矿柱的失效概率随着盐穴埋深增加和夹层数增多而增大,随着储气库内压增大和矿柱宽度增大而减小;盐穴储气库的矿柱宽度对矿柱可靠性影响最大,在保证资源使用率最高的情况下,应尽量保证盐穴矿柱宽度／盐穴直径（跨径比）大于2;建议造穴时尽量采用埋深浅、夹层数少的优质盐岩层;储气库宜采用较大运行压力的运行模式,运行期间尽量减少低压运行时间。（图7,表3,参14）     

不同类型盐岩水溶特征实验

中国盐岩地层夹层多、杂质含量高,由于不同地区、不同类型盐岩杂质含量和成岩条件的差异,其水溶特性也会存在差异,从而对盐穴储气库建设中的溶腔速率、造腔形态控制等带来影响。选取平顶山、淮安、安宁3个地区的典型盐岩样品,通过对不同类型盐岩的组分和水溶实验的分析表明:盐岩在低浓度盐水中的溶蚀速率较快,注入清水后5～10 h内,溶液浓度增长迅速,随着卤水浓度的增大,溶蚀速率降低,溶液浓度增长速率减缓。比较不同地区盐岩溶蚀结果,安宁盐岩较平顶山和淮安盐岩的溶蚀速率更快,更易溶蚀。对于杂质含量相对不高(水不溶物质量分数少于40%)且分布较均匀的盐岩和含泥盐岩,其杂质含量对溶蚀速率影响不大,而不溶物含量高的含盐泥岩和钙芒硝岩则溶蚀速率低,较难溶蚀。研究结果对盐穴储气库的溶腔方案设计和现场施工具有重要的指导意义。(图7,表2,参21)     

大数据背景下天然气管网数据挖掘与应用

大数据时代的来临带来了工业的大变革。为了提高工业生产效率、安全性和自动化水平,需要通过对工业大数据的充分挖掘利用,从海量数据中发现隐藏的规律,从而提高工业领域的信息管理水平,为智能监测、运行及维护提供技术支持。以大数据为背景,通过实例分析了数据挖掘技术在天然气管网负荷预测、安全预警、调度优化及性能监视中的应用方案及应用效果,进而从多源数据融合、综合信息平台建设、全生命周期管理等方面探讨了数据挖掘及相关技术的发展方向,展望了天然气管网数据挖掘广阔的应用前景。     

含泥岩夹层盐穴储气库的爆炸动力响应数值模拟

为了探讨含泥岩夹层盐穴储气库在可燃气体爆炸作用下的稳定性,利用有限差分软件FLAC^3D,建立盐穴储气库的数值模型,分析爆炸载荷作用下含泥岩夹层盐穴储气库的动态响应,包括储气库围岩的应力状态变化、地震动幅值及稳定性等。结果表明:在可燃气体爆炸载荷作用下,泥岩夹层与盐岩中应力变化基本一致,不存在明显的薄弱部位;人工拟合爆炸波对洞室围岩的冲击作用比三角形爆炸波作用强;可燃气体爆炸作用对洞室围岩破坏的影响有限,随洞室深度的增大迅速衰减;深埋盐穴储气库比浅埋洞室抵抗爆炸作用的能力更强,有利于储气库洞室的稳定性。