金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。      

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。     

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。     

盐穴储气库楚资1井Φ244.5mm套管固井技术

盐穴储气库楚资1井是楚州区块第1口前期岩盐建库勘探评价井,生产套管下深超过1 800 m。针对区块资料缺乏、地层情况复杂易漏失、井径不规则、需全井封固等问题,在该井固井施工过程中,通过采用优质卤水前置液、优选低温抗盐水泥浆体系、管串结构设计与扶正器安放位置优化等措施,确保了Φ244.5 mm套管固井施工顺利完成,声幅测井结果显示,全井封固段固井质量合格。该井顺利固井为该区块积累了有益的实践经验,为国内盐穴储气库向深处发展提供了借鉴。     

江苏金坛盐穴储气库定向井轨道优化设计方法

针对盐穴储气库定向井下部直井段过短导致后期造腔管柱因不垂直而出现的盐腔严重偏溶的情况,采用五段式井眼轨道设计方法,结合材料力学相关理论,得出盐穴储气库定向井下部直井段最小长度计算方法,并对不同尺寸、不同钢级的造腔管所要满足的下部直井段最小长度进行了计算,完成了该方法在金坛地区11井次的应用.盐穴储气库定向注采井下部直井...     

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。     

盐穴储气库高效注排采一体化管柱

注气排卤是实现盐穴储气库腔体注采运行的重要工序,目前国内注气排卤工艺存在管柱注排过流面积小、排卤周期长、带压起出排卤管柱风险大、工序复杂等问题。结合金坛盐穴储气库现场情况,研制了新型高效注排采一体化管柱,并通过入井试验开展了管柱的可行性、时效性、安全性及经济性的研究。结果表明,采用新工艺后平均排卤速度由108.59 m3/h上升至136.94 m3/h,排卤效率提高约26%,单口井平均注气排卤时间从115 d缩短至91 d,节省注气排卤时间24 d;采用丢手丢弃尾管,省去了带压起排卤管工序,缩减作业时间10~15 d。新型高效注排采一体化管柱可有效提高建库速度,减少安全风险,降低建库成本,可以在盐穴储气库建设过程中推广使用。     

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。     

地下盐穴型储气库建库技术方案工程投资对比

盐穴型储气库是地下储气库的重要组成形式,与枯竭油气藏改建储气库相比,盐穴型储气库具有建设周期较长、单井吞吐量大、注采转换灵活等特点.经过多年的研究与实践,目前国内外形成了三种成熟的盐穴型储气库建库技术:大井眼建库技术、常规井眼建库技术和双井单腔建库技术,三种建库技术具有各自的特点.盐穴型储气库工程投资主要包括前期评价费...     

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为保证我国西部天然气对长江三角洲的江苏省、浙江省、上海市等安全、稳定供气，并满足这些省市的用气量变化需求，决定在该区建设足够容量的地下储气库。文章介绍了利用该区金坛岩盐构造建造盐穴储气库的建库原则、建库地质条件、水溶采卤处理、盐穴设计等。同时还介绍了应用模拟计算设计方法进行计算所取得的盐穴设计几何高度、平均直径、最大高宽比，以及在运行压力范围内安全围岩矿柱宽度等重要参数。     

我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议

地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段,具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点,而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节,且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前,我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座,初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系,包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用,盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术,但与国外相比,在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距,需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关,形成完善的地下储气库钻井完井技术体系,以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。      

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。     

含边底水火山岩气藏改建地下储气库的可行性——以徐深气田D区块为例

含边底水火山岩气藏改建地下储气库在国内目前还没有先例。为此,以松辽盆地徐深气田D区块边底水火山岩气藏为例,从气藏构造特征、盖层和断层密封性、储层物性、流体性质、水体规模、气井产能、储层连通性等方面探讨了建库的可行性。结果表明：①该区块盖层厚度大,分布稳定且岩性致密,多数断层活动相对较弱,不会对盖层密封性造成破坏,气藏原始气水界面分布比较接近,距离圈闭溢出点比较远,具有良好的圈闭密封性;②该区块气层单一,厚度较大,物性相对较好,总水体规模虽然较大,但有效水体规模适中;③该区块气井均具有一定产气能力和稳产能力,储层连通性整体较好,目前出水井主要位于气藏边部构造较低部位,气藏内部区域尚未发生严重水侵。结论认为,该区块具备改建地下储气库的可行性,但仍需要考虑和重视边底水水侵对地下储气库库容的影响这一不利因素。     

含水层储气库建设与余热发电结合的可行性分析——以冀中坳陷D5区块为例

含水层改建地下储气库是我国未来储气库建设的主要发展方向,但目前在国内还没有先例。为此,以渤海湾盆地冀中坳陷D5区块含水层为例,从含水层构造特征、盖层和断层密封性、储层物性、流体性质、注采气能力、储气库参数设计、排液规模、地热水发电、余热水回注、经济性分析等方面探讨了建库与地热利用相结合的可行性。结果表明:①该区块盖层厚度大、分布稳定,泥岩压实程度高且岩性致密,储层和盖层之间的断层不连通,盖层密封性好;②该区块圈闭面积大、形态好、埋藏适中,储层发育好,符合建库条件,但注气驱水难度较大,适合排水注气:③排水注气过程中所排出的地热水温度高、水量大,适合利用中低温地热发电技术来发电,发电后的余热水回注地层并作为采气时的注水水源,可以实现循环利用;④利用该区块建库过程中所排出的地热水来发电,可以节约大量投资和运行成本,具有较好的经济效益和社会效益。结论认为:该区块具备含水层改建地下储气库和地热利用相结合的可行性,但需要进一步探测性地注气以验证圈闭的密封性,同时还要考虑注气排水的周期性对地热发电的影响。     

复杂岩性盐穴储气库水溶特性及造腔对策

我国盐穴储气库建库地质条件复杂,优选建库区域及层段是盐穴储气库高效建库的基础。以平顶山、淮安、安宁、楚州4座盐穴储气库为研究对象,针对不同建库区、不同建库层段、不同特征岩性开展岩心水溶组分分析化验,归纳了4座储气库建库地层水溶特性,分析了不同地区造腔影响因素,并提出相应建库对策:（1）平顶山加强夹层垮塌的控制和预测;（2）淮安采取水平井工艺避开厚夹层;（3）安宁采取防垢、除垢措施减小管道结垢对工程的不利影响;（4）楚州采取提高残渣有效空间动用率的方式增大库容。     

盐穴地下储气库盐岩力学参数的校准方法

盐穴地下储气库具有调配灵活、垫层气量需求量少、吞吐能力强等优点,但同时也面临着诸如地表沉陷、盐岩破坏、气体渗漏以及腔体收缩过快等安全稳定性问题。盐穴稳定性评价中一些关键力学参数的选择和校准极为重要,评价所涉及的岩石力学参数主要包括盐岩弹性参数和黏塑性参数。在盐穴腔体设计阶段,关键的力学参数的选择只能通过室内岩心试验来确定,其数值的大小可能与实际的原岩参数有较大出入,这在其他的地下岩体开挖工程中也经常碰到,需要进一步对盐岩力学参数进行校准。为此,在国内盐穴储气库造腔和注采运行的多年经验和数据积累的基础上,应用造腔和注采运行回归法,利用现场数据校准蠕变参数,建立了盐穴地下储气库岩石力学参数校准的试验方法。应用该方法对江苏金坛盐穴地下储气库的盐岩的弹性和黏塑性参数进行了校准,所获得的力学参数现场应用效果良好。校准后的力学参数对优化已运行腔体注采方案、提高储气库运行经济性和安全性都有重要作用。     

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。