專利名稱：多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)及其建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣資源開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)及其建造方法。
背景技術(shù)：
在多夾層鹽巖地層中鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的高度主要依賴于鹽巖厚度，比鹽丘型中的儲(chǔ)氣庫(kù)高度要小很多。為了保證鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的容積，就需要加大鹽穴直徑，使得頂部鹽層和夾層承受更多的自重，導(dǎo)致多夾層地層中鹽穴頂部穩(wěn)定性與鹽丘型地層中的儲(chǔ)氣庫(kù)相比顯著降低。同時(shí)，由于多夾層鹽巖各層厚度小，強(qiáng)度低，加劇了儲(chǔ)氣庫(kù)失穩(wěn)的可能性。已有的技術(shù)在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部設(shè)計(jì)過(guò)程中往往把鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部設(shè)計(jì)成一個(gè)穩(wěn)定性較好的壓力拱結(jié)構(gòu)， 事實(shí)上鹽巖中的夾層(硬石膏層、泥鹽層和鈣芒硝層等)溶解于水的速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鹽巖， 導(dǎo)致鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)在頂部形成一個(gè)較為平整頂部結(jié)構(gòu)而不是拱形結(jié)構(gòu)。但是，在設(shè)計(jì)中并未考慮到這個(gè)因素的影響使得多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大大降低，甚至出現(xiàn)坍塌。 國(guó)內(nèi)外也有對(duì)多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了研究，但是并未給出具體可以供實(shí)際操作的技術(shù)參數(shù)，不能指導(dǎo)我國(guó)多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造。本發(fā)明專利根據(jù)我國(guó)多夾層鹽巖特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種新的鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部結(jié)構(gòu)并給出頂部結(jié)構(gòu)控制參數(shù)，同時(shí)給出了具體建造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)及其建造方法，解決多夾層鹽巖體中地下鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中存在的難題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，包括鹽穴、天然氣注采管柱系統(tǒng)；天然氣注采管柱系統(tǒng)與鹽穴頂部相連；從地面向下依次為頂部泥巖、多夾層鹽巖、底部泥巖；多夾層鹽巖由鹽層和夾層構(gòu)成，且鹽層和夾層交替出現(xiàn)；其特征在于鹽穴位于多夾層鹽巖中，鹽穴頂面形狀為圓形。優(yōu)選地，從頂部泥巖底面到鹽穴頂面依次為第一鹽鹽層、夾層和第二鹽鹽層；第一鹽鹽層厚度不小于5m,夾層厚度不大于5m,第二鹽鹽層厚度不小于IOm但不大于20m ;鹽穴頂跨不大于40m。優(yōu)選地,鹽穴埋深在800m 1500m,最小運(yùn)行壓力不小于5MPa,最小壓力運(yùn)行時(shí)間
不超過(guò)60天；夾層主要成分為硬石膏、泥巖和鈣芒硝。多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的建造方法，包括如下步驟(I)、頂部結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)地質(zhì)勘探資料確定多夾層鹽巖地層中鹽層和夾層的埋深、厚度，鹽穴設(shè)計(jì)在多夾層鹽巖中，鹽穴頂面設(shè)計(jì)為圓形平面；(2)、鉆井、完井、安裝天然氣注采管柱系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)的管柱和鉆頭尺寸，完成鉆井和完井作業(yè)，安裝天然氣注采管柱系統(tǒng)；
(3)、溶漓造腔通過(guò)向天然氣注采管柱系統(tǒng)注入清水進(jìn)行溶漓造腔直至鹽穴建造完成。優(yōu)選地，在鹽穴頂部第二鹽層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值的I. I倍或者頂跨達(dá)到設(shè)計(jì)值的 O. 9倍時(shí)，采用聲納測(cè)腔技術(shù)對(duì)鹽穴頂部第二鹽層厚度和頂跨進(jìn)行監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)誤差時(shí)，調(diào)整天然氣注采管柱系統(tǒng)底部高度、注入淡水速度或者加入頂部結(jié)構(gòu)保護(hù)油，確保鹽穴頂部第二鹽層厚度、頂跨與設(shè)計(jì)值間的誤差滿足要求。優(yōu)選地，溶漓造腔方式為正循環(huán)方式或者反循環(huán)方式。優(yōu)選地，頂部結(jié)構(gòu)保護(hù)油為柴油或煤油或重質(zhì)直餾石腦油。優(yōu)選地，聲納測(cè)腔時(shí)間間隔不大于72小時(shí)。優(yōu)選地，鹽穴頂部第二鹽層厚度、頂跨與設(shè)計(jì)值間的誤差不大于5%。本發(fā)明重點(diǎn)考慮了多夾層鹽巖體中鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部結(jié)構(gòu)的特征，給出了鹽穴頂部結(jié)構(gòu)尺寸控制參數(shù)，解決了多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部設(shè)計(jì)中的難題；本發(fā)明給出了一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造方法，可操作性強(qiáng)，不顯著增加成本，具有很好的可推廣性。


圖I是一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中I、頂部泥巖,2、多夾層鹽巖,21、第一鹽層,22、夾層,23,第二鹽層,3、底部泥巖，4、鹽穴頂面，5、鹽穴，6、天然氣注采管柱系統(tǒng)，7、地面。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)包括鹽穴5、天然氣注采管柱系統(tǒng)6 ;天然氣注采管柱系統(tǒng)6與鹽穴5頂部相連；從地面7向下依次為頂部泥巖I、多夾層鹽巖2、底部泥巖3 ； 多夾層鹽巖由鹽層和夾層構(gòu)成，且鹽層和夾層交替出現(xiàn)；鹽穴位于多夾層鹽巖中，鹽穴頂面 4形狀為圓形。從頂部泥巖底面到鹽穴頂面依次為第一鹽鹽層21、夾層22和第二鹽鹽層 23。鹽穴頂部埋深為951. 2m、底部埋深為1045m，最小運(yùn)行壓力為6MPa和最小壓力運(yùn)行時(shí)間為45天。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂跨設(shè)計(jì)值為32m、鹽穴頂部第二鹽層厚度設(shè)計(jì)值為15m、鹽穴高度為93. Sm ;夾層主要成分為硬石膏、泥巖和鈣芒硝。上述多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的建造方法，其特征在于包括如下步驟(I)、頂部結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)地質(zhì)勘探資料某鹽巖地層各個(gè)地層分布為O 925m為頂部泥巖、925m 932m為鹽層、932m 936. 2m為夾層、936. 2m 976. 5m為鹽層、976. 5m 979m為夾層、979m 1053m為鹽層、1053m 1057m為夾層、1057m 1068m為鹽層、1068m 以下為底部泥巖；根據(jù)鹽穴頂部第二鹽層厚度為15m、鹽穴高度為93. Sm，選擇鹽穴位于鹽巖地層中的位置為頂部埋深為951. 2m、底部埋深為1045m，則可知鹽穴頂部地層構(gòu)成從上到下依次為第一鹽層、夾層和第二鹽層；第一鹽層厚度為7m，夾層厚度為4. 2m，第二鹽層厚度為15m。(2)、鉆井、完井、天然氣注采管柱系統(tǒng)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)采用的固井導(dǎo)管外徑為外徑 508mm、壁厚11. 13mm、鋼級(jí)J55 ;技術(shù)套管339. 7mm、壁厚9. 65mm、鋼級(jí)N80 ;固井套管柱外徑為244. 5mm、壁厚10. 03mm、鋼級(jí)N80 ;天然氣注采管柱外徑為177. 8mm、壁厚9. 19mm、鋼級(jí)為 PllO ;選用鉆頭直徑依次為660mm、444. 5mm和314. Imm ;采用上述尺寸鉆頭鉆井至設(shè)計(jì)深度，先后下入固井導(dǎo)管、技術(shù)套管、固井套管進(jìn)行完井、候凝，完成完井和固井；安裝天然氣注采管柱系統(tǒng)；(3)、溶漓造腔通過(guò)向天然氣注采管柱系統(tǒng)注入清水進(jìn)行溶漓造腔，并向鹽穴中注入頂部結(jié)構(gòu)保護(hù)油對(duì)頂部第二鹽層厚度和頂跨進(jìn)行嚴(yán)格控制，利用聲納測(cè)腔技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；(4)、頂部結(jié)構(gòu)尺寸控制在鹽穴頂部第二鹽層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值的I. I倍(16. 5m) 或者頂跨達(dá)到設(shè)計(jì)值的O. 9倍(28.8m)時(shí)，采用聲納測(cè)腔技術(shù)對(duì)鹽穴頂部第二鹽層厚度和頂跨進(jìn)行監(jiān)測(cè)；與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)誤差時(shí)，調(diào)整天然氣注采管柱系統(tǒng)底部高度、注入淡水速度或者加入頂部結(jié)構(gòu)保護(hù)油，確保頂部鹽層厚度、頂跨與設(shè)計(jì)值間的誤差滿足要求。本實(shí)施例中溶漓造腔方式為正循環(huán)方式或者反循環(huán)方式；頂部結(jié)構(gòu)保護(hù)油為柴油或煤油或重質(zhì)直餾石腦油；聲納測(cè)腔時(shí)間間隔為不大于72小時(shí)；頂部鹽層厚度、頂跨與設(shè)計(jì)值間的誤差不大于5%。
權(quán)利要求
1.一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，包括鹽穴、天然氣注采管柱系統(tǒng)；天然氣注采管柱系統(tǒng)與鹽穴頂部相連；從地面向下依次為頂部泥巖、多夾層鹽巖、底部泥巖；多夾層鹽巖由鹽層和夾層構(gòu)成，且鹽層和夾層交替出現(xiàn)；其特征在于鹽穴位于多夾層鹽巖中，鹽穴頂面形狀為圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，其特征在于從頂部泥巖底面到鹽穴頂面依次為第一鹽層、夾層和第二鹽層；第一鹽層厚度不小于5m，夾層厚度不大于5m，第二鹽層厚度不小于IOm但不大于20m ;鹽穴頂跨不大于40m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)，其特征在于鹽穴埋深在800m 1500m,最小運(yùn)行壓力不小于5MPa,最小壓力運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)60天；夾層主要成分為硬石膏、泥巖和鈣芒硝。
4.權(quán)利要求1-3所述的多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的建造方法，包括如下步驟(1)、頂部結(jié)構(gòu)選擇根據(jù)地質(zhì)勘探資料確定多夾層鹽巖地層中鹽層和夾層的埋深、厚度，鹽穴設(shè)計(jì)在多夾層鹽巖中，鹽穴頂面設(shè)計(jì)為圓形平面；(2)、鉆井、完井、安裝天然氣注采管柱系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)的管柱和鉆頭尺寸，完成鉆井和完井作業(yè)，安裝天然氣注采管柱系統(tǒng)；(3)、溶漓造腔通過(guò)向天然氣注采管柱系統(tǒng)注入清水進(jìn)行溶漓造腔直至鹽穴建造完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造方法，其特征在于在鹽穴頂部第二鹽層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值的I. I倍或者頂跨達(dá)到設(shè)計(jì)值的O. 9倍時(shí)，采用聲納測(cè)腔技術(shù)對(duì)鹽穴頂部第二鹽層厚度和頂跨進(jìn)行監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)值出現(xiàn)誤差時(shí)，調(diào)整天然氣注采管柱系統(tǒng)底部高度、注入淡水速度或者加入頂部結(jié)構(gòu)保護(hù)油，確保鹽穴頂部第二鹽層厚度、 頂跨與設(shè)計(jì)值間的誤差滿足要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求4-5所述的一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造方法，其特征在于溶漓造腔方式為正循環(huán)方式或者反循環(huán)方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6所述的一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造方法，其特征在于頂部結(jié)構(gòu)保護(hù)油為柴油或煤油或重質(zhì)直懼石腦油。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7所述的一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造方法，其特征在于聲納測(cè)腔時(shí)間間隔不大于72小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8所述的一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造方法，其特征在于鹽穴頂部第二鹽層厚度、頂跨與設(shè)計(jì)值間的誤差不大于5%。
全文摘要
本發(fā)明屬于油氣資源開發(fā)領(lǐng)域，具體地，涉及一種多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)及其建造方法。多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)包括鹽穴、天然氣注采管柱系統(tǒng)；天然氣注采管柱系統(tǒng)與鹽穴頂部相連；從地面向下依次為頂部泥巖、多夾層鹽巖、底部泥巖；多夾層鹽巖為鹽巖和夾層構(gòu)成，且鹽巖和夾層交替出現(xiàn)；其特征在于鹽穴位于多夾層巖鹽中，從頂部泥巖底部到鹽穴頂部依次為第一鹽巖層、夾層和第二鹽巖層；鹽穴頂部形狀為圓形平面。上述多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建造方法，包括步驟頂部結(jié)構(gòu)選擇，鉆井、完井、安裝注采管柱，溶漓造腔，頂部結(jié)構(gòu)尺寸控制。本發(fā)明重點(diǎn)考慮了多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)頂部結(jié)構(gòu)的特征，給出了頂部結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)；可操作性強(qiáng)，不顯著增加成本，具有很好的可推廣性。
文檔編號(hào)E21F17/16GK102587980SQ20121006275
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者楊秀娟, 王同濤, 閆相禎 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)