一種針對含厚夾層鹽層的造腔控制方法與流程
2023-09-23 16:33:00
本發明屬於天然氣鹽穴地下儲氣庫造腔技術領域，具體涉及一種針對含厚夾層鹽層的造腔控制方法。
背景技術：
鹽穴儲氣庫是利用地下較厚的鹽層或鹽丘，採用人工方式在鹽層或鹽丘中製造洞穴形成儲存空間用來存儲天然氣。國外鹽穴儲氣庫主要建設在以海相沉積為主的鹽丘或巨厚鹽層中，鹽巖具有品位高、不溶物含量低等特點，而我國鹽巖主要為陸源湖相沉積，鹽巖層與非鹽夾層互層狀發育，呈現多夾層、厚夾層、低品位等特點。
國內鹽巖地層中普遍發育超過10m的厚夾層，厚夾層巖性主要為泥質或硬石膏等難溶物質，難溶厚夾層的存在不僅降低了鹽巖溶蝕速度，增加造腔時間，而且增加了腔體形狀控制的難度，另外造腔過程中厚夾層的垮塌可能會導致造腔管柱砸彎、砸壞等工程事故，因此常規造腔方案設計中的造腔層段均避開厚夾層，但這種方式減少了工作氣量，浪費了鹽礦資源，降低了經濟性，尤其當鹽巖地層厚度較薄時，可能會導致沒有形成具有經濟效益的建庫規模而被放棄。如果能夠控制好厚夾層的垮塌問題，實現上下鹽層的有效聯通，能大大提高鹽巖的利用率，增加經濟效益。
目前常用的造腔控制技術主要應用在品位較高的鹽巖層中，無法解決含厚夾層鹽層的造腔控制難題，無法滿足含厚夾層鹽層對鹽腔形狀控制及穩定性需求。
技術實現要素：
為了解決背景技術中所提到的技術問題，本發明提供一種針對含厚夾層鹽層的造腔控制方法。
本發明的技術方案是：該種針對含厚夾層鹽層的造腔控制方法，具體實現路徑為，通過二次建槽造腔，使厚夾層長期處於騰空狀態，並浸泡在滷水中，使厚夾層出現蜂窩狀溶解、逐層剝落，最終大範圍垮塌，聯通上下鹽腔，實現增加造腔高度，擴大單腔體積；
所述二次建槽造腔的實現過程，由以下幾個步驟組成：
第一步，在鑽井階段，將造腔井由地面鑽至鹽層底部；
第二步，在厚夾層下部鹽層進行一次建槽小排量造腔，即利用造腔井將包括中間管和中心管的造腔管柱下入鹽層底部，採用30～50m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行造腔；
第三步，在厚夾層下部鹽層進行一次建槽大排量造腔，擴大下部鹽腔直徑，增加夾層垮塌掉落物空間，即利用造腔井將包括中間管和中心管的造腔管柱位置調整至厚夾層下部鹽層的頂部，採用50～100m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行快速造腔；
第四步，在厚夾層上部鹽層進行二次建槽小排量造腔，以促進厚夾層小範圍垮塌，即利用造腔井將中間管提升至厚夾層以上，將中心管下入至厚夾層以下，採用30～50m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行造腔，讓厚夾層底部與一次建槽形成鹽腔內的滷水接觸，直至夾層逐漸剝落垮塌；
第五步：在厚夾層上部鹽層進行二次建槽大排量造腔，以擴大上部鹽腔直徑，促進厚夾層大範圍垮塌，即利用造腔井將中間管和中心管提升至厚夾層以上，採用50～100m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行造腔，使得厚夾層長期騰空狀態下浸泡在滷水中，控制其垮塌。
本發明具有如下有益效果：本發明針對鹽巖中厚夾層的問題，以夾層的水溶機理、水浸後力學參數變化規律、夾層垮塌規律等為基礎，通過二次建槽方法使厚夾層長期處於騰空狀態，並浸泡在滷水中，使厚夾層出現蜂窩狀溶解、逐層剝落，最終大範圍垮塌，解決了厚夾層不易垮塌的問題，聯通了上下鹽腔，增加造腔高度，擴大單腔體積，解決了含厚夾層鹽層的造腔控制難題，滿足了含厚夾層鹽層對鹽腔形狀控制及穩定性需求。本發明已在某鹽穴儲氣庫進行實驗性應用。實驗結果表明，垮塌後上、下鹽腔聯通，增加單腔有效體積1.6×104 m3，工作氣量0.215×108 m3，提高單腔工作氣量15%左右。
附圖說明：
圖1為本發明具體實施時處於鑽井階段示意圖。
圖2為本發明具體實施時處於一次建槽小排量造腔示意圖。
圖3為本發明具體實施時處於一次建槽大排量快速造腔示意圖。
圖4為本發明具體實施時處於二次建槽小排量造腔示意圖。
圖5為本發明具體實施時處於二次建槽大排量造腔厚夾層垮塌示意圖。
圖中：1-鹽層；2-厚夾層；3-鹽層；4-中間管；5-中心管；6-油墊層；7-下部鹽腔；8-底部殘渣；9-上部鹽腔。
具體實施方式：
下面結合附圖對本發明作進一步說明：
本種針對含厚夾層鹽層的造腔控制方法，該方法的實現路徑為，通過二次建槽造腔，使厚夾層長期處於騰空狀態，並浸泡在滷水中，使厚夾層出現蜂窩狀溶解、逐層剝落，最終大範圍垮塌，聯通上下鹽腔，實現增加造腔高度，擴大單腔體積；
所述二次建槽造腔的實現過程，由以下幾個步驟組成：
第一步，在鑽井階段，將造腔井由地面鑽至鹽層底部；
第二步，在厚夾層下部鹽層進行一次建槽小排量造腔，即利用造腔井將包括中間管和中心管的造腔管柱下入鹽層底部，採用30～50m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行造腔；
第三步，在厚夾層下部鹽層進行一次建槽大排量造腔，擴大下部鹽腔直徑，增加夾層垮塌掉落物空間，即利用造腔井將包括中間管和中心管的造腔管柱位置調整至厚夾層下部鹽層的頂部，採用50～100m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行快速造腔；
第四步，在厚夾層上部鹽層進行二次建槽小排量造腔，以促進厚夾層小範圍垮塌，即利用造腔井將中間管提升至厚夾層以上，將中心管下入至厚夾層以下，採用30～50m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行造腔，讓厚夾層底部與一次建槽形成鹽腔內的滷水接觸，直至夾層逐漸剝落垮塌；
第五步：在厚夾層上部鹽層進行二次建槽大排量造腔，以擴大上部鹽腔直徑，促進厚夾層大範圍垮塌，即利用造腔井將中間管和中心管提升至厚夾層以上，採用50～100m3/h的排量注入淡水溶解鹽層進行造腔，使得厚夾層長期騰空狀態下浸泡在滷水中，控制其垮塌
下面結合附圖對本發明的具體實施方案進行詳細說明：
參見附圖1～5，本發明利用二次建槽造腔技術控制厚夾層垮塌方法包括以下步驟：
第一步：如圖1所示。造腔井由地面鑽穿鹽層1和厚夾層2至鹽層3底部，完井後下入7英寸中間管4和41/2英寸中心管5；
第二步：如圖2所示。造腔井中將中心管5下入鹽層3底部以上2-3m處，中間管4下入鹽層3底部與厚夾層2的中間位置，油墊層6位置略高於中間管，由中心管5注入淡水，中間管4排出鹽巖溶解後的滷水，採用排量為30～50m3/h的常規造腔技術，形成直徑10-20m鹽腔7，鹽腔7底部有少量殘渣8；本步驟中使用的油墊層為一種比水密度低且不能溶解鹽的液態物質，能夠有效控制鹽巖溶解範圍，保護生產套管鞋，控制腔體形態；
第三步：如圖3所示。造腔井中將中心管5位置提升到步驟2中間管4的位置，中間管4提到厚夾層2底部位置，油墊層6位置提到厚夾層2底部，略高於中間管4位置，由中心管5注入淡水，中間管4排出滷水，採用排量為50～100m3/h的常規造腔技術，在厚夾層2底部形成直徑70-80m鹽腔7；
第四步：如圖4所示。造腔井中將中心管5提升至厚夾層2底部，中間管4提升至厚夾層2上部鹽層1中部位置，油墊層6位置略高於中間管4位置，由中心管5注入淡水，中間管4排出滷水，採用排量為30～50m3/h的常規造腔技術，形成直徑10-20m鹽腔9，厚夾層6被滷水浸泡，井眼附近小範圍剝落垮塌；
第五步：如圖5所示。造腔井中將中心管5提升至鹽層1中部位置，中間管4位置上調至鹽層1的頂部，油墊層6位置略高於中間管4位置，由中心管5注入淡水，中間管4排出滷水，採用為50～100m3/h的常規造腔技術，形成直徑70-80m鹽腔9，厚夾層2長期騰空浸泡在滷水中，厚夾層2中部分物質溶解後呈現出蜂巢狀，致使厚夾層2大範圍垮塌，大量殘渣8落至鹽腔7底部。
本發明已在某鹽穴儲氣庫進行了實驗性應用。實驗結果表明，垮塌後上、下鹽腔聯通，增加單腔有效體積1.6×104 m3，工作氣量0.215×108 m3，提高單腔工作氣量15%左右。